Молекулярный механизм долговременной потенциации в гиппокампе: на пути к многоуровневому пониманию обучения и памяти

Долговременная потенциация (ДП) синаптической передачи считается клеточным коррелятом обучения и памяти. Активация постсинаптических глутаматных рецепторов NMDA-типа вызывает последовательную доставку к синапсу глутаматных рецепторов AMPA-типа и других белков. Одновременно происходит длительное увеличение дендритного шипика, в основе которого лежит перестройка актина (структурная долговременная потенциация, сДП). Как эти изменения сохраняются, несмотря на постоянную диффузию и обновление входящих в их состав белков, — один из центральных вопросов современных исследований ДП. Сигнальный каскад, запускаемый притоком Ca²⁺ через NMDA-R, активирует киназы, в том числе Ca²⁺/кальмодулин-зависимую протеинкиназу II (CaMKII). CaMKII может поддерживать биохимическую сигнализацию в течение длительного времени, образуя с белками-субстратами, включая Tiam1, взаимно активирующийся комплекс киназы и эффектора и тем самым регулируя сохранение последующей сигнализации. Кроме того, активированная CaMKII может конденсироваться в синапсе посредством жидкостно-жидкостного фазового разделения (LLPS). Это повышает способность синапса связывать белки и способствует поддержанию укрупнённых белковых комплексов. Конденсаты также могут служить синаптической меткой, захватывающей вновь синтезированные белки.