Митохондриальный транспорт пирувата регулирует пресинаптический метаболизм и нейротрансмиссию

Глюкоза долгое время считалась основным источником энергии для головного мозга. Однако уровень глюкозы в мозге колеблется во время сна или при активации нейронных сетей, что создает выраженный метаболический стресс. Здесь мы показываем, что мозг млекопитающих использует пируват как источник энергии, и пируват может поддерживать жизнеспособность нейронов в отсутствие глюкозы. Нервные окончания являются участками метаболической уязвимости, и мы демонстрируем, что поступление пирувата в митохондрии является критически важным этапом окислительного синтеза АТФ в окончаниях гиппокампальных нейронов. Мы обнаружили, что митохондриальный переносчик пирувата подвергается посттрансляционной модификации в виде ацетилирования лизина, которое, в свою очередь, модулирует поступление пирувата в митохондрии. Наши данные показывают, что митохондриальный переносчик пирувата регулирует отдельные этапы нейротрансмиссии, а именно пространственно-временной паттерн высвобождения синаптических везикул и эффективность их реутилизации — функции, имеющие существенное значение для синаптической пластичности. В целом мы идентифицируем пируват как мощный нейрональный источник энергии, а митохондриальный захват пирувата — как критически важное звено метаболического контроля нейротрансмиссии в окончаниях гиппокампальных нейронов.