КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 23-24-00239
НазваниеКальциевые механизмы регуляции везикулярного цикла в холинергических синапсах эволюционно-первичной двигательной мускулатуры
Руководитель Нуруллин Лениз Фаритович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Казанский научный центр Российской академии наук" , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-105 - Эволюционная биология
Ключевые слова кальциевые каналы, кальций-сенсорные белки, нервно-мышечный синапс, везикулярный цикл, соматическая мышца, аннелиды
Код ГРНТИ34.15.43
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из важнейших задач современной нейробиологии является изучение молекулярных механизмов квантово-везикулярной секреции медиатора из нервных окончаний. Следует отметить, что картина становления данных механизмов на ранних этапах эволюционного развития живых организмов имеет множество неясностей и изучена явно недостаточно. Таким образом, изучение молекулярных механизмов регуляции процесса рециклирования синаптических везикул в нервных окончаниях эволюционно-первичной соматической мускулатуры, прежде всего важны для фундаментальной биологической науки. Вновь полученные данные позволят существенно расширить наши эволюционные представления о путях дивергенции, сохранения универсальности, а также степени консервативности механизмов нейросекреции. В связи с этим целью данного проекта является изучение роли различных типов кальциевых каналов и внутриклеточных кальций-сенсорных структур в механизмах экзо-эндоцитозного цикла синаптических везикул в двигательных нервных окончаниях эволюционно-первичной двигательной мускулатуры, имеющей кардиопоподобное синтициальное строение, в сравнении с позвоночными животными, обладающими сформированными нервно-мышечными единицами скелетных мышц.
Исследования планируется проводить на изолированном нервно-мышечном препарате дождевого червя с использованием методов иммуногистохимии, лазерной сканирующей конфокальной микроскопии, FM-имейджинга и иммуноферментного анализа. Задачами исследования являются идентификация и выявление локализации различных типов кальций-сенсорных белков; установление сравнительной роли кальциевых каналов и кальций-сенсорных белков различных типов в процессах экзо-эндоцитозного цикла синаптических везикул.
В ходе выполнения проекта предполагается получить новые данные, имеющие мировой приоритетный характер.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1.
Нуруллин Л.Ф., Алмазов Н.Д., Волков Е.М.
Иммунофлуоресцентная идентификация ГАМКергических структур в соматической мускулатуре дождевого червя Lumbricus terrestris
Биологические мембраны, № 6, том 40, с. 449–455 (год публикации - 2023)
10.31857/S0233475523060075
2. Нуруллин Л.Ф., Алмазов Н.Д., Волков Е.М. Кальциевые каналы и кальций-сенсорные белки в регуляции экзо-эндоцитоза везикул Рецепторы и внутриклеточная сигнализация. Сборник статей. Том 1. / Под редакцией А.В. Бережнова, В.П. Зинченко – Серпухов: Типография Пятый Формат, 2023. – 381 с., том 1, с. 126-129 (год публикации - 2023)
3. Нуруллин Л.Ф., Волков Е.М. Роль белков синаптотагминов в механизмах регуляции экзо- эндоцитоза везикул СБОРНИК ТЕЗИСОВ XXIV СЪЕЗДА ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА ИМ. И. П. ПАВЛОВА, с. 114 (год публикации - 2023)
4. Нуруллин Л.Ф., Волков Е.М. Наличие белков септинов в зоне нервно-мышечных синапсов соматической мышцы дождевого червя Lumbricus terrestris БИОФИЗИКА (год публикации - 2023)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Согласно целям проекта на второй год исследований, для дальнейшего изучения кальциевых механизмов регуляции везикулярного цикла в холинергических синапсах эволюционно-первичной мускулатуры, нами планировалось оценить роль внутриклеточного фермента гликоген-синтазы киназы 3 (GSK3) и вклад потенциал-зависимых Са2+-каналов в интенсивность протекания процессов экзо-эндоцитоза в нервно-мышечных синапсах соматической мускулатуры аннелид. Также планировалось определить концентрацию эндогенного ацетилхолина в омывающем нервно-мышечный препарат дождевого червя растворе. В результате проведенных экспериментов было установлено, что ингибирование внутриклеточного фермента GSK3 тормозит как «загрузку», так и «выгрузку» красителя FM2-10 из двигательных нервных окончаний соматической мускулатуры дождевого червя. Предположительно, такое замедление скорости рециклинга синаптических везикул связано с торможением компенсаторного эндоцитоза плазматической мембраны, возникающего после экзоцитоза везикул. Возможно, что эндоцитоз везикул в синапсах соматической мускулатуры дождевого червя происходит при участии клатрин-опосредованного и активно-зависимого объемного (bulk) эндоцитозов. Эти виды эндоцитоза регулируются внутриклеточными ГТФазами динаминами, активность которых зависит от фермента GSK3. Таким образом, можно думать, что в процессы кругооборота везикул в нервно-мышечном соединении эволюционно-первичной соматической мускулатуры аннелид вносит вклад динамин-зависимый эндоцитоз везикул. Далее мы установили, что высокоаффинные блокаторы потенциал-зависимых Са2+-каналов всех типов, снижают интенсивность процессов экзо-эндоцитоза везикул в нервных терминалях соматической мускулатуры. При этом значительное влияние на процессы эндоцитоза синаптических везикул оказывали блокаторы потенциал-зависимых Са2+-каналов N-, P/Q- и L-типов, тогда как на процессы экзоцитоза везикул только блокаторы Са2+-каналов N- и P/Q-типов. Таким образом, можно сказать, что в кальциевых механизмах регуляции везикулярного цикла в холинергических синапсах соматической мускулатуры аннелид, наибольшую роль играют ионы Са2+, входящие через N-, P/Q- и L-типы потенциал-зависимых Са2+-каналов. В наших экспериментах, с использованием иммуноферментного анализа, мы не обнаружили наличие эндогенного ацетилхолина в омывающих соматические мышцы растворах. Предположительно, концентрация ацетилхолина в анализируемом растворе не достигала определяемой данным методом концентрации. Полученный экспериментальный факт станет предметом наших будущих исследований.
Публикации
1.
Нуруллин Л.Ф., Алмазов Н.Д., Волков Е.М.
Иммунофлуоресцентное выявление и определение локализации Ca²⁺-сенсорных белков в двигательной мускулатуре дождевого червя Lumbricus terrestris
Журнал эволюционной биохимии и физиологии, Номер: 4. Том: 60. Страницы: 383-391. (год публикации - 2024)
10.31857/S0044452924040053
2.
Нуруллин Л.Ф., Волков Е.М.
Иммунофлуоресцентное определение дистрофина, актина, легких и тяжелых цепей миозина в мышечных клетках соматической мускулатуры дождевого червя Lumbricus terrestris
Цитология, Номер: 1. Том: 66. Страницы: 99-104.
(год публикации - 2024)
10.31857/S0041377124010099
3. Нуруллин Л.Ф., Волков Е.М. Роль кальциневрина, кальмодулина и Са2+/кальмодулин зависимых протеинкиназ в механизмах цикла синаптических везикул в двигательных нервных окончаниях соматической мускулатуры дождевого червя Lumbricus terrestris Всероссийская научно-практическая конференция с международным участием «Учение академика И.П. Павлова в современной системе нейронаук», посвященная 175-летию со дня рождения академика И. П. Павлова и 120-летию со дня вручения академику И. П. Павлову Нобелевской премии. Сборник тезисов докладов. 18 – 20 сентября 2024 года. Санкт-Петербург 2024., Страницы: 351. (год публикации - 2024)
4.
Нуруллин Л.Ф. , Алмазов Н.Д. , Волков Е.М.
Участие Сa2+-акцепторных белков в механизмах экзо-эндоцитозного цикла синаптических везикул в двигательных нервных окончаниях соматической мускулатуры дождевого червя Lumbricus terrestris
Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова, Номер: 9. Том: 110. Страницы: 1430-1439. (год публикации - 2024)
10.31857/S0869813924090095
5. Нуруллин Л.Ф., Алмазов Н.Д., Волков Е.М. Значение кальций-акцепторных белков для везикулярного цикла секреции медиатора в двигательных нервных окончаниях соматической мышцы дождевого червя XI Международная молодежная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «ПРИКЛАДНАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА, ФОТОНИКА И ЖИВЫЕ СИСТЕМЫ – 2024» 11-12 апреля 2024 г., Казань, Россия. Материалы конференции. Под технической редакцией Т.А. Аглиуллина, А.А. Иванова, Т.М. Ишкаева, Страницы: 281-282. (год публикации - 2024)
6. Нуруллин Л.Ф., Алмазов Н.Д., Волков Е.М. Выявление наличия Са2+-акцепторных белков в двигательной мускулатуре дождевого червя Lumbricus terrestris Материалы XI всероссийской с международным участием школы-конференции по физиологии мышц и мышечной деятельности, посвященной 70-летию открытия механизма мышечного сокращения, 22-25 апреля 2024 г, Москва., Страницы: 157. (год публикации - 2024)