«Временные окна» для переключения киназно-фосфатазного баланса во время угнетения долговременной потенциации гиппокампальных синапсов амилоидными агрегатами
- Авторы: Мальцев А.В.1, Балабан П.М.1
-
Учреждения:
- Институт высшей нервной деятельной и нейрофизиологии Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 713-715
- Раздел: Материалы конференции
- Статья получена: 13.11.2023
- Статья одобрена: 16.11.2023
- Статья опубликована: 15.12.2023
- URL: https://genescells.ru/2313-1829/article/view/623268
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623268
- ID: 623268
Цитировать
Полный текст
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Доступ платный или только для подписчиков
Аннотация
Фосфорилирование таргетных белков, осуществляемое протеинкиназами, так же, как и обратный ему процесс дефосфорилирования, опосредуемый фосфатазами, являются важнейшими механизмами регуляции всех клеточных функций в живых клетках. Изменения киназно-фосфатазного баланса (К-Ф баланс) во время прогрессии амилоидозов хорошо известно. В действительности, гиперфосфорилирование структурного тау-белка, ответственное за формирование фибриллярных клубочков по сути представляет собой гиперактивацию каких-либо протеинкиназ и/или сниженную активность каких-либо фосфатаз. Накопленнные к настоящему времени данные показывают двунаправленную регуляцию процессов фосфорилирования/дефосфорилирования во время развития амилоидоз-связанных состояний у разных моделей животных в разных исследовательских протоколах. Поэтому чрезвычайно важной задачей представляется идентификация «временных окон», в которых K-Ф баланс может переключаться.
Полевые постсинаптические потенциалы (фПСП) были записаны от stratum radiatum в СА1 поле гиппокампа с использованием стеклянных микроэлектродов (1–2 MΩ), заполненных регистрирующим раствором. Базальные синаптические ответы вызывались парной стимуляцией с 50 мс интервалом коллатералей Шафера биполярным электродом на частоте 0,033 Гц. Интенсивность тестовой стимуляции была такой, чтобы вызывать фПСП амплитудой 50% от максимальной, и сохранялась на протяжении каждого эксперимента. ДВП вызывалось четырьмя 100 Гц пачками через каждые 5 минут (тетаническая стимуляция). Серин/треониновая фосфатазная активность была измерена с помощью нерадиоактивного индивидуального комплекта (Promega, США) в соответствии с инструкциями производителя. Методика основана на формировании окрашенного комплекса фосфатов с молибденсодержащим красителем, с последующем измерением оптической плотности инкубированных супернатантов против контроля на 640 нм. Прямое измерение активности протеинкиназы С (ПКС) было проведено иммуноферментным анализом на планшетном ридере с помощью коммерческого набора (Abcam, США). Методика основана на связывании рекомбинантных антител с активированной ПКС и измерении оптической плотности инкубированных супернатантов против контроля на 450 нм.
В данной работе мы обнаружили два критических «временных окна» при действии агрегатов амилоидного пептида Aβ25-35 на пластичность СА3-СА1 синапсов в срезах гиппокампа крыс. В течение старта Aβ25-35-вызванных нейрохимических изменений (0–20 минут инкубации срезов в присутствии агрегатов Aβ25-35) происходит активация изоформ ПКС. Если гиппокампальные СА3-СА1 синапсы тетанизировать в этот момент, в дальнейшем не обнаруживается никакого ингибирования долговременной потенциации ни в ранней, ни в поздней фазе её развития. Биохимический анализ показывает индукции ПКС активности в срезах, предобработанных агрегатами Aβ25-35 в течение 20–30 минут, но не после часовой инкубации. В то же время инкубация гиппокампальных срезов в присутствии Aβ25-35 агрегатов в течение часа всегда приводила к исчезновению долговременной потенциации в поздней фазе её развития (спустя 3 часа после индукции тетануса). Ингибиторный анализ показал, что сильное увеличение активности стресс-индуцируемой фосфатазы 1α (PP1α), которая интерферирует киназо-опосредуемые сигналы после индукции долговременной потенциации, ответственно за подавление синаптической пластичности в СА3-СА1 синапсов после инкубации с агрегатами Aβ25-35. Совместно, эти данные указывают на то, что после 20–30-минутной инкубации срезов гиппокампа в присутствии агрегатов Aβ25-35 киназно-фосфатазный баланс смещается в сторону усиления киназной активности за счёт активации изоформ ПКС. Большинство изоформ ПКС характеризуются способностью десенсетизироваться после активации. Вероятно, истощение пула неактивированных ПКС, которое случается в течение 20–30 минут после старта инкубации срезов гиппокампа с агрегатами Aβ25-35, а также существенное увеличение активности стресс-индуцируемой фосфатазы PP1α ответственны за второе «временное окно» переключения киназно-фосфатазного баланса в СА3-СА1 синапсах, которое стабильно детектируется после 60-минутной инкубации срезов с агрегатами Aβ25-35.
Таким образом, инкубация срезов гиппокампа в присутствии агрегатов Aβ25-35 (0–30 минут) сначала смещает К-Ф баланс в сторону усиления киназной активности за счёт активации ПКС, а через 60 минут после старта инкубации срезов с амилоидом наблюдается переключение К-Ф баланса в сторону процессов дефосфорилирования за счёт активации стресс-индуцируемой PP1α и, по-видимому, за счёт истощения пула неактивированных ПКС изоформ.
Полный текст
Фосфорилирование таргетных белков, осуществляемое протеинкиназами, так же, как и обратный ему процесс дефосфорилирования, опосредуемый фосфатазами, являются важнейшими механизмами регуляции всех клеточных функций в живых клетках. Изменения киназно-фосфатазного баланса (К-Ф баланс) во время прогрессии амилоидозов хорошо известно. В действительности, гиперфосфорилирование структурного тау-белка, ответственное за формирование фибриллярных клубочков по сути представляет собой гиперактивацию каких-либо протеинкиназ и/или сниженную активность каких-либо фосфатаз. Накопленнные к настоящему времени данные показывают двунаправленную регуляцию процессов фосфорилирования/дефосфорилирования во время развития амилоидоз-связанных состояний у разных моделей животных в разных исследовательских протоколах. Поэтому чрезвычайно важной задачей представляется идентификация «временных окон», в которых K-Ф баланс может переключаться.
Полевые постсинаптические потенциалы (фПСП) были записаны от stratum radiatum в СА1 поле гиппокампа с использованием стеклянных микроэлектродов (1–2 MΩ), заполненных регистрирующим раствором. Базальные синаптические ответы вызывались парной стимуляцией с 50 мс интервалом коллатералей Шафера биполярным электродом на частоте 0,033 Гц. Интенсивность тестовой стимуляции была такой, чтобы вызывать фПСП амплитудой 50% от максимальной, и сохранялась на протяжении каждого эксперимента. ДВП вызывалось четырьмя 100 Гц пачками через каждые 5 минут (тетаническая стимуляция). Серин/треониновая фосфатазная активность была измерена с помощью нерадиоактивного индивидуального комплекта (Promega, США) в соответствии с инструкциями производителя. Методика основана на формировании окрашенного комплекса фосфатов с молибденсодержащим красителем, с последующем измерением оптической плотности инкубированных супернатантов против контроля на 640 нм. Прямое измерение активности протеинкиназы С (ПКС) было проведено иммуноферментным анализом на планшетном ридере с помощью коммерческого набора (Abcam, США). Методика основана на связывании рекомбинантных антител с активированной ПКС и измерении оптической плотности инкубированных супернатантов против контроля на 450 нм.
В данной работе мы обнаружили два критических «временных окна» при действии агрегатов амилоидного пептида Aβ25-35 на пластичность СА3-СА1 синапсов в срезах гиппокампа крыс. В течение старта Aβ25-35-вызванных нейрохимических изменений (0–20 минут инкубации срезов в присутствии агрегатов Aβ25-35) происходит активация изоформ ПКС. Если гиппокампальные СА3-СА1 синапсы тетанизировать в этот момент, в дальнейшем не обнаруживается никакого ингибирования долговременной потенциации ни в ранней, ни в поздней фазе её развития. Биохимический анализ показывает индукции ПКС активности в срезах, предобработанных агрегатами Aβ25-35 в течение 20–30 минут, но не после часовой инкубации. В то же время инкубация гиппокампальных срезов в присутствии Aβ25-35 агрегатов в течение часа всегда приводила к исчезновению долговременной потенциации в поздней фазе её развития (спустя 3 часа после индукции тетануса). Ингибиторный анализ показал, что сильное увеличение активности стресс-индуцируемой фосфатазы 1α (PP1α), которая интерферирует киназо-опосредуемые сигналы после индукции долговременной потенциации, ответственно за подавление синаптической пластичности в СА3-СА1 синапсов после инкубации с агрегатами Aβ25-35. Совместно, эти данные указывают на то, что после 20–30-минутной инкубации срезов гиппокампа в присутствии агрегатов Aβ25-35 киназно-фосфатазный баланс смещается в сторону усиления киназной активности за счёт активации изоформ ПКС. Большинство изоформ ПКС характеризуются способностью десенсетизироваться после активации. Вероятно, истощение пула неактивированных ПКС, которое случается в течение 20–30 минут после старта инкубации срезов гиппокампа с агрегатами Aβ25-35, а также существенное увеличение активности стресс-индуцируемой фосфатазы PP1α ответственны за второе «временное окно» переключения киназно-фосфатазного баланса в СА3-СА1 синапсах, которое стабильно детектируется после 60-минутной инкубации срезов с агрегатами Aβ25-35.
Таким образом, инкубация срезов гиппокампа в присутствии агрегатов Aβ25-35 (0–30 минут) сначала смещает К-Ф баланс в сторону усиления киназной активности за счёт активации ПКС, а через 60 минут после старта инкубации срезов с амилоидом наблюдается переключение К-Ф баланса в сторону процессов дефосфорилирования за счёт активации стресс-индуцируемой PP1α и, по-видимому, за счёт истощения пула неактивированных ПКС изоформ.
Об авторах
А. В. Мальцев
Институт высшей нервной деятельной и нейрофизиологии Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: malat_88@mail.ru
Россия, Москва
П. М. Балабан
Институт высшей нервной деятельной и нейрофизиологии Российской академии наук
Email: malat_88@mail.ru
Россия, Москва
Список литературы
Дополнительные файлы
