Лактилирование гистонов происходит в нейронах мышей при стрессе

Присоединение остатка лактата к лизину — посттрансляционная модификация белков, о существовании которой стало известно в 2019 году. В новой работе ученые из Японии показали, что лактилирование белков характерно для клеток мозга мышей. Уровень лактилирования гистона H1 в нейронах префронтальной коры мыши повышается в ответ на социальный стресс.

Credit:
anyaivanova | 123rf.com

Известно, что уровень лактата повышен в клетках мозга при различных психоневрологических заболеваниях: шизофрении, биполярном расстройстве, депрессии. Возможно, лактат играет при этом компенсирующую роль, поскольку искусственное повышение уровня лактата в мозге у мышей уменьшает интенсивность тревожного и депрессивного поведения. Японские ученые выяснили, что социальный стресс приводит к повышению уровня лактилирования ряда белков в мозге мыши. Наиболее ярко этот эффект выражен для гистона H1.

Авторы использовали антитела, специфичные к лактилированному лизину. Они обнаружили, что общий уровень лактилирования белков повышался в культуре кортикальных нейронов при обработке лактатом. При этом эффект зависел от концентрации внесенного лактата. С помощью дополнительного окрашивания клеточных маркеров авторы показали, что при обработке лактатом повышался уровень лактилирования белков в нескольких типах клеток префронтальной коры мозга мыши, таких как нейроны, астроциты и клетки микроглии.

Повышенную концентрацию ионов калия в среде использовали как модель нервного возбуждения культивируемых нейронов. В результате такого воздействия увеличивался уровень внутриклеточного лактата и уровень лактилирования белков.

У мышей in vivo нейроны возбуждали электрошоковой стимуляцией. Авторы продемонстрировали, что повышенный общий уровень лактилированных белков ассоциирован с уровнем экспрессии белка c-Fos — маркера активации нейронов. В то же время ученые предполагают, что лактилирование белков и активация нейронов — это параллельные независимые процессы.

Мышей подвергали хроническому социальному стрессу, для этого их многократно подсаживали в клетку к другим, более агрессивным особям. Наблюдали корреляцию между уровнем c-Fos и уровнем лактилирования белков в префронтальной коре мозга. Также показали связь между высокой подверженностью стрессу (которую выявляли с помощью поведенческих тестов) и уровнем лактилирования белков мозга.

С помощью иммунопреципитации и масс-спектрометрии идентифицировали белки, наиболее подверженные лактилированию в префронтальной коре мышей. Всего было выявлено 63 лактилированных белка, а изменение уровня этой модификации при социальном стрессе у мышей происходило у 12 белков. Из них четыре — это различные подтипы гистона H1, и у всех подтипов лактилирование повышалось при стрессе. Колокализация гистона H1 и лактилированного лизина наблюдалась в ядрах нейронов префронтальной коры мозга, но не в астроцитах. Более высокий уровень лактилированных гистонов H1, рассчитанный по результатам масс-спектрометрии, коррелировал с менее активным социальным поведением мыши в поведенческих тестах.

В новой работе авторы обнаружили интересные корреляции, но роль лактилированных гистонов в эпигенетической регуляции еще предстоит выяснить.

Источник

Hagihara H., et al. Protein lactylation induced by neural excitation. // Cell Reports, 37, 109820, published October 12, 2021; DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109820

Добавить в избранное

Вам будет интересно