МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗІОЛОГІЯ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ

Базисні функції нервової системиБазисні функції нервової системи

ВІДЧУТТЯ (СПРИЙНЯТТЯ ІНФОРМАЦІЇ)

ІНТЕГРАЦІЯ (ОБРОБКА ІНФОРМАЦІЇ)

СИГНАЛІЗАЦІЯ(ВІДПОВІДЬ НА ІНФОРМАЦІЮ)

Клітини нервової системи

1.1. НейронНейрон ((дав.-гр. дав.-гр.

νεῦρον — волокно, нерв)νεῦρον — волокно, нерв) – – функціональна одиниця функціональна одиниця нервової системи, має нервової системи, має тіло, дендрити та аксон.тіло, дендрити та аксон.

2. Глія (англ. glue - клей)

• Захист нейронів • Розмежування

нейронів

АСТРОЦИТИ, МІКРОГЛІЯ, ЕПЕНДІМАЛЬНІ КЛІТИНИ, ОЛІГОДЕНДРОЦИТИ, САТЕЛІТНІ ТА ШВАНІВСЬКІ КЛІТИНИ

ЕЛЕКТРИЧНЕ ПРОВЕДЕННЯ ІНФОРМАЦІЇ

• Membrane potential – Difference of charges across

the plasma membrane

• Resting potential– Resting cells are (-) inside

and (+) outside– Large amounts of Na+

outside the cell and K+ inside

• Action

potential/impulse– Rapid reversals in charges

across the plasma membrane– Caused by the exchange of

ions across the membrane of the neuron

– Threshold level (-55mV) needed to stimulate neurons ALL-OR-NONE principle

RESTING• Na+, K+ channels

closed• + outside, - inside• Resting potential

maintained

DEPOLARIZATION•Action potential

generated•Na+ channels open,

K+ channels close•+ inside, - outside•Rise in membrane

potential

REPOLARIZATION•Na+ channels close, K+ channels open•- inside, + outside•Drop in membrane potential

UNDERSHOOT/HYPERPOLARIZATION

•Na+ channels close, K+ channels remain open longer

•more - inside, + outside•further drop in membrane potential

• refractory period of neuron

Сальтаторна провідність – найшвидший шлях (>120м/с)

АНКІРИНИ (англ. anchor - якір) - родина внутрішньоклітинних адаптерних білків, що

приєднують інтегральні мембранні протеїни до спектрин-актинових структур цитоскелету 

Синаптеїн (дав-грец. syn - разом та haptein - обхоплюю,

викривлене англ. - synaps)

Електричний (Gap junctions) та хімічний (neurotransmitters) синаптеїни

• Електричний забезпечує тривалий зв`язок

• Хімічний має імпульсний характер

AMPA (α-amino-3-hydroxyl-5-methyl-4-isoxazole-propionate) та NMDA (N-Methyl-D-Aspartate)

рецептори – найбільш поширені у нервовій системі

Молекулярний механізм роботи іонотропних рецепторів глутамату (iGluRs)

Наслідки збудження іонотропних глутаматних рецепторів

Наслідки збудження метаботропних глутаматних рецепторів

Інші амінокислоти можуть впливати Інші амінокислоти можуть впливати на глютаматні рецепторина глютаматні рецептори

Гамма-аміномасляна кислота та її Гамма-аміномасляна кислота та її рецепторрецептор

SNAP & SNARE

Постсинаптичне ущільнення

Організація базової структури Організація базової структури постсинаптичного ущільненняпостсинаптичного ущільнення

(postsynaptic density)(postsynaptic density)

PSD-95 (postsynaptic density protein 95) або SAP-90 (synapse-associated protein 90) – протеїн, що відповідає за анкоринг синаптичних протеїнів

PSD-95 (postsynaptic density protein 95) відповідає за заякорівання синаптичних

протеїнів

PDZ домен – розповсюджений структурний домен (>260 білків людини), що складається з 80-

90 амінокислот, та забезпечує приєднання трансмембранних протеїнів до цитоскелету 

P - Post synaptic density protein (PSD95), D - Drosophila disc large tumor suppressor (Dlg1), Z - zonula occludens-1 protein (zo-1)

МОЛЕКУЛЯРНІ МЕХАНІЗМИ ПАМ’ЯТІ

NOBEL LECTUREThe Molecular Biology of

Memory Storage: A Dialog between Genes and Synapses

СИНАПТИЧНА ПЛАСТИЧНІСТЬ забезпечується утворенням дендритних шипиків (dendritic spine), які формують

long-term potentiation (LTP) або long-term depression (LTD)

Загальна схема транскрипції РНК

та традиційна методика

тестування памяті у тварини

cAMP response element (CRE)-bindingprotein (CREB)

cAMP response element (CRE)-

bindingprotein (CREB)

активується при

синаптичній передачі

CCAAT-enhancer-binding proteins (or CCAAT-enhancer-binding proteins (or C/EBPC/EBPs)s)

Egr1 (англ. Egr1 (англ. early growth response 1early growth response 1,, Zif258Zif258) ) - фактор транскрипции- фактор транскрипции із цинковимиіз цинковими

пальцямипальцями

Нокаут Нокаут Zif258Zif258 спричинює підвищення спричинює підвищення експресії протеасоми та порушення експресії протеасоми та порушення

синаптичної пластичностісинаптичної пластичності

* 5-AZA – 5-azacytidine

* NaB - sodium butyrate

ммікроРНК – малі двохланцюгові некодуючі ікроРНК – малі двохланцюгові некодуючі РНКРНК

Основна функція miRNA - пригнічення трансляції білків

У людини описано 1764 гена, що кодують miRNA (www.ensembl.org)

 “If you want to understand the brain you’re going to have to

take a reductionist approach, one cell at a time” 

Harry Grundfest