WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |

«Романов Роман Александрович ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПЕРИФЕРИЧЕСКОМ ВКУСОВОМ ОРГАНЕ. МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА, ВОЗБУДИМОСТИ И АФФЕРЕНТНОЙ НЕЙРОПЕРЕДАЧИ. Специальность ...»

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Романов Роман Александрович

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПЕРИФЕРИЧЕСКОМ ВКУСОВОМ

ОРГАНЕ. МЕХАНИЗМЫ ЭЛЕКТРОГЕНЕЗА, ВОЗБУДИМОСТИ И

АФФЕРЕНТНОЙ НЕЙРОПЕРЕДАЧИ.

Специальность 03.01.02 Биофизика

АВТОРЕФЕРЕАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

ПУЩИНО – 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики клетки Российской академии наук.

Научный консультант: доктор биологических наук, профессор Колесников Станислав Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Зинченко Валерий Петрович доктор биологических наук, профессор Годухин Олег Викторович доктор биологических наук, профессор Антонов Сергей Михайлович

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук

Защита состоится 24 мая 2012 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного совета Д.002.038.01 по защите докторских и кандидатских диссертаций при Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте биофизики клетки Российской академии наук по адресу: 142290, Московская область, г.Пущино, ул. Институтская, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в центральной библиотеке ПНЦ РАН по адресу:

142290, Московская область, г.Пущино, ул. Институтская, 3.

Автореферат разослан: «_»_ 2012г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Смолихина Т.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы.

Современные представления о молекулярных механизмах вкусовой трансдукции практически полностью базируются на данных молекулярно-биологических исследований периферического вкусового органа и на системных физиологических данных, полученных с использованием генетически модифицированных животных (нокаутные (knock-out) и трансгенные мыши). Первые позволили идентифицировать во вкусовой ткани ряд потенциально важных сигнальных белков, а вторые (поведенческие эксперименты и регистрации электрической активности афферентных вкусовых нервов) позволили продемонстрировать ключевую роль ряда из этих белков в восприятии вкусовых стимулов той или иной модальности. В настоящий момент общепризнано, что следующие сигнальные белки играют основополагающую роль в трансдукции вкусовых стимулов – от распознавания во вкусовой поре до передачи информации на нервное окончание:

1) Два семейства гептаспиральных вкусовых рецепторов, включая примерно рецепторов семейства T2R, распознающие горькие вещества, и три рецептора семейства T1R, формирующие один гетеродимерный рецептор сладкого (T1R2/T1R3) и один рецептор аминокислот (T1R1/T1R3).

2) Альфа субъединица G-белка гастдуцина ( -гастдуцин), фосфолипаза С 2, ионный канал TRPM5, knock-out каждого из которых приводит к снижению или даже полному подавлению чувствительности генетически модифицированных животных к горькому, сладкому и умами вкусам.

3) Канальные белки PKD2L1 и субъединицы эпителиального натриевого канала (ENaC). Генетический нокаут PKD2L1 приводит к снижению чувствительности животных к кислому, удаление альфа-субъединицы ENaC приводит к подавлению амилорид-зависимой компоненты физиологических ответов на соленые стимулы.

4) P2X2/P2X3-рецепторы, локализованные на нервных окончаниях, инервирующих вкусовую почку, knock-out которых приводил к полному исчезновению вкусовой чувствительности у мышей.

С использованием иммуногистохимии и гибридизации in situ был проанализирован профиль экспрессии вышеупомянутых белков в популяции клеток вкусовой почки, что позволило сделать довольно убедительные заключения о физиологических функциях вкусовых клеток различных подтипов, идентифицированных ранее на основе ультраструктурных критериев. Выяснилось, что вкусовые клетки типа II включают 3 субпопуляции, ответственные за рецепцию горького, сладкого и умами, соответственно; вкусовые клетки III типа отвечают за восприятие кислого, а клетки I типа выполняют функции глиальных клеток и соленого-чувствующих рецепторных. Таким образом, на сегодняшний день ясны основные функции для клеток каждого морфотипа, однако при всей значимости данных последних лет, полученных методами молекулярной биологии, иммуногистохимии и генной инженерии, существующие представления о процессах возбуждения вкусовых клеток носят в значительной степени гипотетический характер. Характерным в этом отношении является пример гастдуцина и ионного канала PKD2L1.

Ген -гастдуцина был первым геном, относящимся ко вкусовой системе, который был подвергнут генетическому нокауту (Wong et al, 1996). Оказалось, что гастдуцин-нуль мыши в поведенческих экспериментах демонстрируют сильно подавленную чувствительность к горькому и сладкому, но не к кислому и соленому. О том, что такие аномальные поведенческие реакции нокаутных животных обязаны своим происхождением именно изменениям в периферической вкусовой системе, свидетельствуют подавленные реакции вкусового нерва на аппликацию горьких и сладких стимулов в полости рта (Wong et al, 1996). Следует отметить, что -гастдуцин относится к Gi белкам и является близким гомологом -трансдуцина – ключевого G-белка каскада фототрансдукции. На основании этих фактов долгое время считалось, по аналогии с фототрансдукцией, что гастдуцин сопрягает молекулярные рецепторы вкусовых веществ с каскадом циклических нуклеотидов. Однако в 2003 году (Zhang et al) было продемонстрировано, что нокаут фосфолипазы С 2 также приводит к почти полной потере чувствительности у мышей к горькому и сладкому, что заставило пересмотреть роль -гастдуцина. Последний в покое ассоциирован с -и субъединицами в гетеротримерный G-белок, который при активации диссоциирует на гастдуцин и -комплекс. Между тем, для Gi-белков показано, что -комплекс, входящий в их состав, может активировать фосфолипазу С. На основании этого было предположено, что в случае нокаута -гастдуцина сохраняющиеся партнеры по гетеротримеру ( -комплекс) могут поддерживать в покое высокую активность фосфолипазы С 2, что нарушает работу каскада вкусовой трансдукции. После того, как развитие инструментальных методов позволило начать эффективные исследования молекулярных механизмов вкуса на клеточном уровне (Clapp et al, 2008), обнаружилось, что -гастдуцин, вероятно, представляет собой конститутивно активный G-белок, регулирующий уровень циклических нуклеотидов даже в покоящейся рецепторной клетке, что отражается на чувствительности сенсорных клеток к вкусовой стимуляции.



В случае PKD2L было показано, что генно-модифицированные мыши, у которых удалены клетки, содержащие PKD2L1, полностью теряли чувствительность к кислому (Huang et al, 2006). Этот факт был расценен как свидетельство ключевой роли канального белка PKD2L в трансдукции кислого, поскольку PKD2L является субъединицей протон-активируемого катионного канала. Используя другие генно-инженерные подходы, позже было установлено, что PKD2L не имеет такого принципиального значения для трансдукции кислого - полученные Хуангом и соавторами результаты связаны, скорее всего, с тем, что именно PKD2L-положительные клетки, относящиеся к типу III, являются кисло-чувствующими, и их разрушение естественно должно было подавить чувствительность животных к кислому.

Отметим также, что все больше накапливается фактов, которые свидетельствуют о том, что генетическое выключение одного гена может существенно влиять на активность экспрессии других генов. Таким образом, обсуждаемые в литературе механизмы вкусовой трансдукции необходимо проверять в физиологических экспериментах на уровне одиночных идентифицированных вкусовых клеток. Это целесообразно еще и потому, что именно при использовании такого подхода был достигнут заметный прогресс в области исследования сенсорных клеток других типов – фоторецепторных, обонятельных и механочувствительных клеток.

Совершенно неизученными остаются механизмы афферентной нейропередачи во вкусовых клетках типа II. Хотя эти клетки являются основными рецепторными для горького и сладкого вкуса, для них характерно отсутствие синаптических структур и других атрибутов классических химических синапсов, включая отсутствие пресинаптических белков комплекса SNARE и потенциал-зависимых Са2+ каналов. Еще одна проблема заключается в том, что вкусовые клетки типа II электрически возбудимы, но в отсутствии аксонов и классических Са2+-зависимых синапсов совершенно непонятна необходимость генерации ими потенциалов действия. Надо отметить, что физиологическая роль электрической возбудимости во вкусовых клетках других типов также не ясна. Во многом остаются неизученными механизмы электрогенеза во вкусовых клетках и природа их ионной проницаемости. Крайне мало известно и о функциональных свойствах клеток типов I-III, что делает актуальным анализ физиологических особенностей каждого из них, поскольку ранее немногочисленные физиологические исследования проводились преимущественно с использованием неидентифицированных клеток вкусовой почки. Это делает целесообразным всеобъемлющее физиологическое исследование популяции клеток вкусовой почки млекопитающих.

Цель исследования.

Провести комплексный физиологический анализ гетерогенной популяции клеток вкусовой почки млекопитающих (на примере мыши) из желобоватого, листовидного и грибовидного вкусовых сосочков, используя современные методы клеточной и молекулярной физиологии, и тем самым решить ряд проблем физиологии периферического органа, включая выяснение механизмов афферентной нейропередачи вкусовой информации, механизмов электрогенеза вкусовых клеток и роли электрической возбудимости в их физиологии.

Основные задачи исследования.

С использованием методов флуоресцентной микроскопии провести анализ гетерогенной популяции одиночных вкусовых клеток и охарактеризовать функционально клетки различных морфотипов. В частности, проанализировать агонист-зависимую Са2+ сигнализацию во вкусовых клетках и исследовать механизмы Са2+ сигнализации.

обнаруженными нами ранее электрофизиологическими портретами индивидуальных вкусовых клеток и профилем экспрессии генов определенных сигнальных и маркерных белков. Целесообразность выявления таких корреляций диктуется необходимостью установления функциональных критериев для идентификации и последующего исследования индивидуальных вкусовых клеток, применимых в физиологических экспериментах.

Провести сравнительный анализ механизмов электровозбудимости идентифицированных вкусовых клеток и, в частности, очертить спектр и охарактеризовать биофизические свойства ионных каналов, вовлеченных в генерацию потенциала действия во вкусовых клетках типа II и типа III.

Изучить механизмы афферентной нейропередачи во вкусовых клетках идентифицированных морфотипов.

Отработать методы исследования рекомбинантных канальных белков для создания биосенсоров и для сравнительного анализа ионных каналов вкусовых клеток in situ и в экспрессионной системе с целью изучения их биофизических свойств.

Исследовать селективность, потенциалзависимость, термочувствительность, чувствительность к блокаторам некоторых из них.

Отработать методы мониторинга высвобождения сигнальных молекул из вкусовой почки и одиночной вкусовой клетки с использованием метода биосенсора – культивируемых клеток, эндогенно/экзогенно экспрессирующих молекулярные рецепторы к исследуемым агонистам.

Научная новизна работы.



Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 8 |
 



Похожие работы:

«P E T E R F. D R U C K E R HARPERBUSINESS An Imprint of HarperCollins Publishers ЭНЦИКЛОПЕДИЯ МЕНЕДЖМЕНТА ПИТЕР Ф. ДРУКЕР Москва • Санкт-Петербург • Киев 2004 УДК 339.138 Д76 ББК 88.5 Издательский дом Вильяме Зав. редакцией Н.В. Шулыгина Перевод с английского ОЛ. Пелявского Под редакцией ТА. Гуреш По общим вопросам обращайтесь в Издательский дом Вильяме по адресу: info@williamspublishing.com, http://www.williamspublishing.com Друкер, Питер, Ф. Д76 Энциклопедия менеджмента. : Пер. с англ. — М. :...»

«УТВЕРЖДАЮ Декан факультета Управления и социологии Мошкова Л.Е.. 2012г. Учебно-методический комплекс по дисциплине Концепции современного естествознания Для студентов 1 курса направления Политология очной формы обучения Обсуждено на заседании кафедры г. Протокол № _ Заведующий кафедрой В.П. Гавриков Автор _ Сурсимова О.Ю. Тверь-2012 Пояснительная записка Цели и задачи дисциплины, ее место в учебной программе. Дисциплина “Концепции современного естествознания” включена в структуру цикла общих...»

«УТВЕРЖДАЮ Проректор по науке и инновациям _ А.П. Киясов 30 сентября 2011 г. ПРОГРАММА МИНИМУМ КАНДИДАТСКОГО ЭКЗАМЕНА ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ 14.03.11. - ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ МЕДИЦИНА, СПОРТИВНАЯ МЕДИЦИНА, ЛЕЧЕБНАЯ ФИЗКУЛЬТУРА, КУРОРТОЛОГИЯ И ФИЗИОТЕРАПИЯ Казань, 2011 Утверждено на Ученом совете ГБОУ ВПО КГМУ МЗ и социального развития РФ 30 сентября 2011г., протокол № 1. Введение Восстановительная медицина, спортивная медицина, лечебная физкультура, курортология и физиотерапия – одна из наиболее крупных...»

«КОММЕНТАРИЙ К ФЕДЕРАЛЬНОМУ ЗАКОНУ ОТ 29 ДЕКАБРЯ 2012 г. № 273-ФЗ ОБ ОБРАЗОВАНИИ В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ (ПОГЛАВНЫЙ) Под редакцией академика РАО, доктора юридических наук, профессора В.Е. Усанова Москва – 2013 УДК 347.254 ББК 67.404.2 (2 Рос) К 35 Комментарий к Федеральному закону от 29 декабря 2012 г. № 273-ФЗ Об образовании в Российской Федерации (поглавный) / Под ред. В.Е. Усанова. – М.: ЮРКОМПАНИ, 2013. – 544 с. – (Серия Актуальные комментарии). ISBN 978-5-91677-095-7 Настоящая работа...»

«УТВЕРЖДАЮ Руководитель ООП А.В. Зиновьев __2011 г. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС по дисциплине ЗООЛОГИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ для студентов I курса очной формы обучения по магистерской программе зоология позвоночных направление подготовки 020400.68 БИОЛОГИЯ Обсуждено на заседании кафедры Составитель: зоологии к.б.н., доцент _ _ 2011 г. Протокол № _Емельянова А.А. Зав. кафедрой _М.Н. Самков Тверь, 2011 II. Пояснительная записка 1. Цели и задачи дисциплины Целями освоения дисциплины (модуля) _ являются...»

«1 Москва 2011 Это первая книга воспоминаний, где отражен боевой путь подводной лодки К-85 651 проекта. Первой из дивизии она вышла в мировой океан, первой совершила три дальних автономных похода. ПЛ К-85 на своих плечах вывела 35 дивизию ПЛПЛ на просторы морей и океанов. В воспоминаниях говорится о тяжелой корабельной службе офицера-подводника. Пусть останется память о тех первых матросах, старшинах, офицерах, которые, не щадя своих сил, здоровья, выполняли долг по защите нашего Отечества в...»

«1 Москва 2011 Мои воспоминания о службе на Северном флоте СССР 1962 – 1966 гг. на крейсерском противоавианосном подводном ракетоносце К-85. В эти года шло перевооружение как нашей армии, так и флота, и флота вероятного противника на ракетное оружие. Мои воспоминания отражают самоотверженность советских моряков как рядового, так и офицерского составов. Мощь конструкторской мысли наших КБ и способность военной помышленности – воплотить эти разработки в жизнь. Шла холодная война. Вроде бы...»

«ox GUIDELINES TO BEST PRACTICES FOR HEAVY HAUL RAILWAY OPERATIONS: WHEEL AND RAIL INTERFACE ISSUES First Edition, First Printing, May 2001© International Heavy Haul Association 2808 Forest Hill Court Virginia Beach, Virginia 23454 USA ox ОБОБЩЕНИЕ передового опыта тяжеловесного движения: вопросы взаимодействия колеса и рельса Первое&издание Межднародная ассоциация тяжеловесноо движения 2808 Форест-Хилл-орт, Вириния-Бич, штат Вириния, 23454 США Издание на рссом язые Мосва, 2002 ox УДК 656.222.2...»

«Информационный блок Интерактивная энциклопедия госзаказа Интерактивная энциклопедия госзаказа поможет быстро разобраться в механизме государственного заказа в РФ. Обратившись к оглавлению, пользователь получит доступ к основным разделам блока: 1. Процедура размещения заказа В интерактивном оглавлении раздела представлены актуальные ситуации, с которыми сталкиваются участники госзаказа. В зависимости от конкретной темы, ситуация может включать несколько отдельных вопросов. Обратившись к тому или...»

«Перевод с английского Д. Гурьева, М. Будыниной, Г. Пимочкиной, С. Лихацкой Научный редактор кандидат психологических наук Крашенинников Е.Е. Разработка серийного оформления художника В. Щербакова Серия основана в 2000 году Анастази А. Дифференциальная психология. Индивидуальные и групповые разли­ чия в поведении /Пер. с англ. — М.: Апрель Пресс, Изд-во Э К С М О Пресс, 2001. — 752 с. (Серия Кафедра психологии), ISBN 5-04-006108-0 Д а н н ы й ф у н д а м е н т а л ь н ы й труд А н н ы Анастази...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.