Ученые увидели действие никотина внутри нервной клетки

Описывается метод, позволяющий визуализировать распределение попавших в клетку молекул.

Новый белковый сенсор позволил наблюдать накопление никотина внутри нейронов и развитие зависимости.

Каждый раз, когда курильщик вдыхает табачный дым, небольшие молекулы никотина легко преодолевают гематоэнцефалический барьер и попадают в мозг. Одной из главных его мишеней становятся никотиночувствительные ацетилхолиновые рецепторы (nACh-r) на поверхности нервных клеток. Связываясь с ними, никотин вызывает каскад соответствующих эффектов, включая легкую эйфорию. Однако этим воздействие его не ограничивается. Молекулы никотина проникают и внутрь нейронов, где их дальнейшая судьба остается еще туманной и плохо изученной. Лучше ее понять позволит новая работа, проведенная учеными из команды профессора Калифорнийского технологического института Генри Лестера (Henry Lester) совместно с коллегами из Китая. 

Для этого биологи сконструировали искусственную систему, состоящую из двух белков. Один из них избирательно связывается с никотином и меняет форму, приводя к активации второго, флуоресцентного белка. Такой "датчик" можно избирательно вносить в нужные участки клетки и по свечению и его затуханию выяснять, где и когда именно скапливается никотин.

Первые же эксперименты показали, что уже через несколько секунд после внесения в среду, на которой выращивалась культура нейронов, никотин проникал внутрь клеток и оказывался в эндоплазматической сети. Эти складчатые структуры служат клеткам главной "фабрикой" и "складом", где синтезируются и временно хранятся новые белки, в том числе рецепторы nACh-r.

Ученые заметили, что под влиянием никотина их "срок хранения" сокращается, рецепторы начинают активнее мигрировать к клеточной мембране — месту своей основной работы. Увеличение количества никотиновых рецепторов на мембране ведет к повышению чувствительности нейрона к последующему воздействию никотина. В результате каждая последующая сигарета кажется чуть более приятной, чем предыдущая. Возможно, этот механизм играет определенную роль в развитии аддикции и вредной привычки.