Miejscowa synteza, atypowa N-glikozylacja i wymiana neuronalnych białek powierzchniowych
Rozwój neuronów i przewodnictwo synaptyczne wymagają ciągłej produkcji wydzielanych czynników troficznych i białek transbłonowych, na przykład receptorów neuroprzekaźników, białek adhezyjnych i kanałów jonowych. Procesy te opierają się więc w dużej mierze na maszynerii wydzielniczej: retikulum endoplazmatycznym i aparacie Golgiego, gdzie następuje synteza i, w większości przypadków, chemiczna modyfikacja białek, polegająca na dodaniu skomplikowanych cukrów w procesie N-glikozylacji. Zaraz po fosforylacji, N-glikozylacja jest drugą pod względem częstości występowania potranslacyjną modyfikacją białek, i reguluje każdy aspekt biologii białek błonowych. N-glikozylacja białek najprawdopodobniej odgrywa ogromną rolę w neuronach, jednak uderzająco mało wiadomo na jej temat. Wyniki finansowanego przez UE projektu DENDRITIC PROCESSING (Local processing of dendritically synthesized membrane proteins) wskazują, że przestrzenne oddzielenie syntezy i przetwarzania białek błonowych w przestrzeni wewnątrzkomórkowej od tych samych procesów w dendrytach pozwala neuronom wykorzystywać liczne szlaki wydzielnicze do różnicowania właściwości (np. stabilności, odczulania) powierzchniowych białek błonowych. Badacze odkryli mianowicie, że jako wynik niekonwencjonalnego przetwarzania wydzielniczego setki kluczowych, powierzchniowych receptorów neuroprzekaźników, bramowanych napięciowo kanałów jonowych i synaptycznych białek adhezyjnych przejawiały profile glikozylacji typowe dla niedojrzałych białek przed transportem na powierzchnię komórki. Ta rdzeniowa glikozylacja jest związana z szybszą wymianą białek i jest regulowana przez działalność synaptyczną, ujawniając nowe mechanizmy kontroli właściwości elektrycznego i chemicznego odbioru bodźców przez błonę neuronalną. Innym przełomowym osiągnięciem uczestników projektu było stworzenie nowej linii transgenicznych myszy do genetycznego celowania metabolitów białkowych w mózgu ssaka. Model ten umożliwia warunkową ekspresję enzymu znanego jako syntetaza metionylo-tRNA L274G, który wbudowuje niekanoniczne aminokwasy jako "znaczniki" do białek produkowanych przez specyficzne komórki w celu ich izolacji lub wizualizacji. Glikozylacja to kluczowy etap przetwarzania i wymiany molekuł błonowych oraz wydzielniczych w komórce. Nic dziwnego, że defekty N-glikozylacji w mózgu skutkują poważnymi i często letalnymi zaburzeniami rozwojowymi. Odkrycie miejscowo regulowanej glikozylacji i wymiany białek pozwala lepiej wyjaśnić takie zaburzenia i je diagnozować.
Słowa kluczowe
Wymiana białek, neuronalny, białko błonowe, dendryty, glikozylacja
