Митохондриальный метаболит связали с управлением нейротрансмиссией

Команда исследователей открыла новый уровень управления общением между нейронами и другими клетками. Метаболит альфа-кетоглутарат, продукт метаболизма митохондрий, играет неожиданную роль в регулировании нейротрансмиссии, связанной с рядом расстройств.

Выводы проекта описаны в статье Cell Reports.

«Цикл Кребса или трикарбоновой кислоты, происходящий в митохондриях, основной путь генерации клеточной энергии, и, как недавно выяснилось, мутаций в генах, вырабатывающих ключевые метаболиты, связанные с нейродегенерацией и раком», — отметил первый автор работы, Беррак Угур, аспирант лаборатории профессора Хьюго Беллена (старший автор) в Бэйлорском медицинском колледже.

За последние годы специалистами был обнаружен ряд изменений в структурах, кодирующих митохондриальные белки. В частности, мутация гена изоцитратдегидрогеназы 3а (idh3a), чьим белковым продуктом является фермент трикарбоновой кислоты, вырабатывающий альфа-кетоглутарат.

Данное исследование показало, что, хотя потеря idh3a дрозофилами нарушила митохондриальную структуру и снизила уровни метаболита, способность элемента производить энергию долго оставалась неизменной. Но отсутствие фермента в нейромышечных соединениях отрицательно сказалось на коммуникации нейронов. Потеря idh3a привела к снижению выделения нейротрансмиттеров синапсами.

«Нас особо поразила схожесть этих морфологических и нейропередаточных дефектов с теми, которые наблюдаются при мутации синаптотагмина 1, гена, впервые открытого нашей лабораторией 25 лет назад и охарактеризованного как синаптический кальциевый сенсор и организатор быстрой нейротрансмиссии», — отметил Беллен.

Открытие вдохновило ученых на проверку наличия связи между двумя структурами, которая подтвердилась. Выводы, в частности, могут помочь объяснить причины развития эпилептической энцефалопатии у пациентов без обеих копий гена idh3a и других неврологических состояний. В будущем ученые надеются разработать терапевтические интервенции для таких пациентов.