Нейроны зрительной коры обмениваются белками через экзосомы

Межклеточные взаимодействия контролируют разнообразные физиологические процессы в головном мозге, включая развитие клеток и тканей, нейроиммунные реакции и синаптическую пластичность. Один из способов межклеточной коммуникации — перенос белков между клетками. Считается, что межнейронный перенос токсических форм α-синуклеина и тау-белка способствует развитию нейродегенеративных заболеваний. Тем не менее, до сих пор неясно, транспортируются ли эти белки между нейронами в здоровом мозге и каким образом. Ученые из США провели протеомный скрининг для идентификации эндогенных белков, транспортируемых между нейронами в здоровом мозге, и визуализировали процесс их переноса для лучшего понимания механизма межклеточного транспорта.

Исследователи помечали белки в сетчатке крыс, вводя биотин-N-гидроксисукцинимид (NHS-биотин) внутрь глаза. NHS-биотин — высокореактивное соединение, ковалентно связывающее лизины и N-концевые амины, что приводит к стабильной маркировке белковых молекул, которая не может быть повторно воспроизведена после их деградации. Спустя 11 дней методами вестерн-блоттинга, тандемной масс-спектрометрии, световой и электронной микроскопии авторы выявляли биотинилированные белки в зрительной системе: латеральном коленчатом теле (ЛКТ) и зрительной коре. В качестве контроля выступали клетки лобной доли, не участвующие в передаче зрительного сигнала.

Ученые выявили белки, меченные NHS-биотином, в клетках ЛКТ и зрительной коры, но не в контрольных. Они пришли к выводу, что меченные белки зрительной коры транспортируются из сетчатки через зрительный тракт, пересекая по крайней мере один синапс в ЛКТ.

С помощью тандемной масс-спектрометрии было идентифицировано 210 транснейронно-транспортируемых белков (transneuronally transported proteins, TNTP). Исследователи отметили тау-белок и α-синуклеин, механизм межнейронного переноса которых ранее не был точно установлен. Эта находка говорит о том, что процесс распространения этих белков является нормальным для здорового организма.

Большинство TNTP были обнаружены в протеомах экзосом нейронов. Авторы предполагают, что именно экзосомы — основные участники системы межклеточного переноса TNTP.

«Наше наблюдение за опосредованным экзосомами транспортом сотен функционально разнообразных белков между синаптически связанными нейронами в зрительной цепи позволяет предположить, что антероградный транснейронный транспорт белков является недооцененным компонентом межклеточной коммуникации, который может обусловливать ряд физиологических процессов у здоровых людей,» — резюмируют авторы.