Научен пробив в помощта за лекарствена терапия за психично здраве, злоупотреба с вещества

Учени от Медицинския център на Университета Колумбия и Медицинския колеж Weill Cornell очертаха молекулярния механизъм на мембранния транспорт. Изследването показва как протеинът трансформира формата си, за да транспортира вещества през клетъчната мембрана, за да регулира предаването на съобщенията на мозъка през синаптичната процеп от един неврон до друг.

Тъй като широко използваните лекарства за депресия модулират този транспортен процес, като се свързват с транспортерите, новите открития помагат да се обясни как действат лекарствата и начинът, по който стимуланти като кокаин и амфетамин произвеждат своите ефекти. Това ново разбиране също трябва да се окаже полезно при разработването на по-целенасочени медикаментозни терапии за тревожност, депресия, шизофрения и злоупотреба с вещества.

SSRI са разработени без реално разбиране за това как работят и едва сега изследователите започват да разбират как те се свързват и влияят на транспортерите. „Тези лекарства са ефективни при лечението на много психични заболявания, включително депресия, обсесивно-компулсивно разстройство и паническо разстройство, което предполага, че тези разстройства имат някаква връзка с нивата на серотонин в мозъка. Нашето проучване е началото на разбирането как SSRI действат на механистично ниво и защо работят при някои хора, а не при други “, каза д-р Харал Уайнстийн, съавтор на изследването и Максуел М. Ъпсън професор по физиология и биофизика и директор на Института за изчислителна биомедицина (ICB) към Медицински колеж Weill Cornell.

Изследователите разгледаха транспортните протеини от семейството на Na + симпортери, които премахват невротрансмитерите от синапса в процес, наречен обратен захват, който е от съществено значение за правилната функция на нервната трансмисия. Антидепресантите като Prozac и Zoloft, които са селективни инхибитори на обратното захващане на серотонина (SSRIs), и кокаин пречат на механизма за обратно поемане и променят нормалния процес на обмен между клетките.

Документът, описващ новите открития, е публикуван в изданието от 13 май Природата и беше оценен като значителен принос за разбирането на динамиката на транспортния цикъл в раздела „Новини и мнения“ на списанието. Рецензентите отбелязват, че досега биолозите не са били в състояние да видят транспортери върху едномолекулен детайл, но новото изследване „повдига завесата и осветява прожектора върху част от хореографията“ на мембранния транспорт. В този светлинен прожектор новото изследване осветява пътя на транспортираните молекули, разкривайки как транспортните протеини придружават йони и молекули през мембраните, като образуват коридори по начин, който изследователите оприличават на отварянето и затварянето на портите.

„Изследването на мембранните транспортни протеини и гените, които ги кодират, дава възможност да се изследват много аспекти на болестните процеси. Отварянето и затварянето на „портите“ на транспортера се организира чрез свързване на транспортираните вещества и чрез инхибиторни лекарства по начини, които не могат да бъдат определени от предишни подходи, които не са били в състояние да разрешат движенията в отделни протеини “, казва един старши автор, д-р. Джонатан Явич, който е професор по експериментална терапия на Либер в катедрите по психиатрия и фармакология и Центъра за молекулярно разпознаване към Медицинския център на Колумбийския университет.

Как точно се отварят и затварят портите и защо, все още не е напълно изяснено; резултатите от това изследване обаче са важна стъпка в тази посока. В настоящото проучване изследователите са изследвали транспортера LeuT. Те са били в състояние да наблюдават промени в отделни молекули и са докладвали, че са наблюдавали две различни състояния, които според тях докладват за отвореното и затвореното състояние на механизма на затвора.

„Разбирането на молекулярните движения е важно, тъй като ензимните функции зависят от движението“, казва д-р Скот Бланшард, друг старши автор на новото проучване. „За да наблюдаваме молекули, ние прикачваме репортерни молекули, наречени флуорофори, които могат да бъдат директно измерени в едномолекулна скала. По този начин може да се получи двигателна информация за протеина, с който те са свързани. "