Человеческий мозг, составляющий всего несколько процентов от массы тела, потребляет около 20% всей энергии организма. Международная группа ученых из Университетской клиники Бонна, Университета Бонна и Университетского медицинского центра Геттингена выяснила, как нервные клетки оптимизируют расход энергии при синтезе и транспортировке белков.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что нейроны используют сложную систему энергосбережения при определении местоположения и количества мРНК и кодируемых ими белков. Профессор Татьяна Чумаченко, руководитель исследовательской группы Института экспериментальной эпилептологии и когнитивных исследований, отмечает, что синтез белков в неправильном месте может привести к их разрушению до достижения целевой точки.
Используя комбинацию биохимических и микроскопических методов, ученые проанализировали данные более 10 крупномасштабных исследований мРНК и протеомики, охватывающих десятки тысяч молекулярных видов. Первый автор исследования, аспирант Корнелиус Бергманн, подчеркивает, что стремление к экономии энергии определяет количество и расположение мРНК и белков, причем для каждого молекулярного вида это происходит по-разному.
Исследователи обнаружили, что короткоживущие белки чаще синтезируются в дендритах, ближе к синапсам, где они необходимы. По словам профессора Чумаченко, если бы такие белки производились в теле клетки, значительная их часть разрушилась бы во время транспортировки к удаленным синапсам.
Важным открытием стало то, что физические свойства молекул (длина, время жизни) играют более существенную роль в определении места их синтеза, чем их биологические функции. Команда разработала математические модели, сравнивающие энергозатраты на синтез белков в теле клетки с последующей транспортировкой и на синтез непосредственно в дендритах.
Канаан Мусаеи, соавтор исследования, отмечает, что их модель предлагает новый взгляд на интерпретацию десятков существующих наборов данных из разных лабораторий. Это открытие может существенно повлиять на понимание механизмов экспрессии генов в нервных клетках.
Профессор Сильвио Риццоли, директор отдела нейро- и сенсорной физиологии Университетского медицинского центра Геттингена, подчеркивает, что результаты исследования открывают новые перспективы в изучении взаимосвязи экспрессии генов, биологии белков и энергопотребления в нервных клетках.
Изображение носит иллюстративный характер
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показало, что нейроны используют сложную систему энергосбережения при определении местоположения и количества мРНК и кодируемых ими белков. Профессор Татьяна Чумаченко, руководитель исследовательской группы Института экспериментальной эпилептологии и когнитивных исследований, отмечает, что синтез белков в неправильном месте может привести к их разрушению до достижения целевой точки.
Используя комбинацию биохимических и микроскопических методов, ученые проанализировали данные более 10 крупномасштабных исследований мРНК и протеомики, охватывающих десятки тысяч молекулярных видов. Первый автор исследования, аспирант Корнелиус Бергманн, подчеркивает, что стремление к экономии энергии определяет количество и расположение мРНК и белков, причем для каждого молекулярного вида это происходит по-разному.
Исследователи обнаружили, что короткоживущие белки чаще синтезируются в дендритах, ближе к синапсам, где они необходимы. По словам профессора Чумаченко, если бы такие белки производились в теле клетки, значительная их часть разрушилась бы во время транспортировки к удаленным синапсам.
Важным открытием стало то, что физические свойства молекул (длина, время жизни) играют более существенную роль в определении места их синтеза, чем их биологические функции. Команда разработала математические модели, сравнивающие энергозатраты на синтез белков в теле клетки с последующей транспортировкой и на синтез непосредственно в дендритах.
Канаан Мусаеи, соавтор исследования, отмечает, что их модель предлагает новый взгляд на интерпретацию десятков существующих наборов данных из разных лабораторий. Это открытие может существенно повлиять на понимание механизмов экспрессии генов в нервных клетках.
Профессор Сильвио Риццоли, директор отдела нейро- и сенсорной физиологии Университетского медицинского центра Геттингена, подчеркивает, что результаты исследования открывают новые перспективы в изучении взаимосвязи экспрессии генов, биологии белков и энергопотребления в нервных клетках.
