Строкач Анастасия. Исследование роли N-концевой регуляторной последовательности нейронального кальциевого сенсора 1 (НКС-1) в механизме его взаимодействия с мембранами различного фосфолипидного состава

Научный руководитель: Аспирант Факультета биоинженерии и биоинформатики Бакшеева Виктория Егоровна

Координатор от СУНЦ МГУ: О.В.Колясников

презентация

Ион Са²⁺ является одним из ключевых факторов, регулирующих основополагающие процессы, протекающие в нервной системе. Кальциевые сигналы способны опосредовать изменения в экспрессии генов, клеточном росте, развитии, выживаемости и апоптозе. Изменение внутриклеточной концентрации иона Са²⁺ модулирует важнейшие метаболические пути, инициирует явления долговременной синаптической пластичности, а именно долгосрочную депрессию и долгосрочное потенциирование, обуславливающие феномен обучения и памяти. Са²⁺ играет ключевую роль в передаче нервного импульса, являясь инициатором выброса нейромедиатора. Нейродегенеративные расстройства, связанные с нарушениями в метаболизме Са²⁺, лежат в основе таких заболеваний, как шизофрения, болезнь Альцгеймера, биполярное аффективное расстройство, синдром ломкой Х-хромосомы (синдром Мартина-Белла) и др.

Передача кальциевых сигналов, а также внутриклеточный транспорт и регуляция концентрации катиона обеспечиваются специализированными Са²⁺-связывающими белками, выполняющими, в зависимости от степени сродства к катиону, различные функции. Буферные Ca²⁺-cвязывающие белки отвечают за транспорт и регуляцию внутриклеточной концентрации кальция. Они имеют относительно низкую аффинность к Сa²⁺, поэтому связывание катиона не инициирует изменение пространственной структуры белка. Сенсорные Са²⁺-связывающие белки, в свою очередь, проявляют высокое сродство к Са²⁺, в результате чего происходит специфичное связывание с катионом, инициирующее изменение пространственной конформации сенсора. Вследствие этого Са²⁺-связывающие сенсорные белки приобретают способность специфически взаимодействовать с белками-мишенями, участвуя в различных сигнальных каскадах. Яркими представителями Са²⁺-связывающих сенсорных белков являются белки из семейства нейрональных кальциевых сенсоров (НКС).

Выводы

1. Наибольший вклад в связывание НКС-1 с мембранами различных фосфолипидных составов вносит миристоильная группа, функционирование которой не является Са²⁺-зависимым процессом, так как структурные особенности НКС-1 препятствуют обратному захвату миристата после срабатывания Са²⁺/миристоильного переключателя даже при полном хелатировании Са²⁺.
2. Помимо миристоильной группы в механизме взаимодействия НКС-1 с мембранами участвуют положительно заряженные остатки лизина в 3 и 7 положениях.
3. Вклад различных структурных элементов НКС-1 в механизм его взаимодействия с мембранами зависит от их фосфолипидного состава последних. Так, в случае с мембранами гиппокампа по сравнению с фоторецепторными мембранами возрастает роль N-концевой регуляторной последовательности НКС-1.

По материалам работы сделаны выступления на конференциях:

Экспо-выставка MILSET AMLAT (июнь 2016, г. Масатлан, Мексика)