Czym są receptory kwasu kainowego i jak działają?

Prawie cały przepływ informacji w mózgu następuje poprzez aktywację jonotropowych receptorów glutaminianu, a receptory kwasu kainowego stanowią ich podgrupę. Mają fundamentalne znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mózgu, ponieważ regulują sposób, w jaki radzi on sobie z docierającymi do niego informacjami. Regulowanie aktywności tych receptorów jest kluczowe dla utrzymania normalnej pracy mózgu, a nadmierna aktywność może w rzeczywistości doprowadzić do problemów. Z tego właśnie powodu receptory kwasu kainowego, a raczej ich wadliwe funkcjonowanie, jest powiązane z wieloma schorzeniami mózgu.

Przez minione dziesięciolecia przyjmowano, że "włącznik" i zarazem "wyłącznik" receptorów kwasu kainowego znajduje się w miejscu wiązania z neuroprzekaźnikiem. Badania prof. Bowiego wykazały jednak, że istnieje zupełnie oddzielne miejsce na powierzchni tego białka, do którego wiążą się atomy sodu i właśnie w ten sposób regulowana jest aktywność kanału jonotropowego.

Skąd pomysł na szukanie innego miejsca wiązania dla sodu?

Na to pytanie prof. Bowie odpowiada następująco: "Pomysł, aby szukać innych miejsc wiązania pochodzi z doświadczenia, które wykonałem więcej niż dziesięć lat temu. Zadałem sobie wtedy pytanie, czy najbardziej śladowe związki, takie jak sód czy potas, rozpuszczone w roztworze, w którym znajdują się komórki w mózgu wpływają na nie. Inni badacze zignorowali ten problem, ponieważ powszechny pogląd w tamtej chwili głosił, że receptory neuroprzekaźników są kontrolowane przez większe cząsteczki - neuroprzekaźniki. Te wczesne eksperymenty, które dotyczyły bardzo podstawowych pytań naukowych, wykazały nieoczekiwanie, że receptory kwasu kainowego są niesamowicie wrażliwe na sód. Dogłębne zbadanie tematu zajęło nam dziesięć lat pracy."

Konsekwencje odkrycia i plany na przyszłość

"Mechanizm regulacji aktywności kanału kwasu kainowego jest na tyle unikatowy, że potencjalnie leki mające na celu jego stymulację nie powinny działać w innych rejonach mózgu. Jest to nowy istotny klinicznie kierunek rozwoju leków. (...) Każdy lek skierowany od tej strony oddziaływałby zdecydowanie słabiej na inne cząsteczki obecne w mózgu, minimalizując w ten sposób efekty uboczne." - mówi prof. Bowie. Byłby to istotny krok naprzód dla medycyny, ponieważ podobne leki często działają w wielu miejscach, oprócz tych, gdzie ich działanie jest pożądane, co sprzyja pojawianiu się negatywnych skutków ubocznych. Zwalczanie tych efektów jest obecnie bardzo istotnym tematem, którym zajmują się naukowcy na całym świecie.

"Jest jeszcze wiele rzeczy, które musimy zrozumieć, jeśli chodzi o oddziaływania pomiędzy sodem a receptorami kwasu kainowego. Mamy wiele podstawowych naukowych pytań, które potrzebują odpowiedzi zanim będziemy mogli rozpocząć pracę w kontekście klinicznym."

"Komercjalizacja naszych wyników badań jest długoterminowym celem naszej pracy. W ciągu następnych kilku lat będziemy się skupiać nad próbami zrozumienia niektórych zagadnień kluczowych do dalszego rozwoju. Obecnie współpracujemy z chemikami medycznymi i biologami strukturalnymi w celu lepszego zrozumienia możliwości rozwoju istotnych z klinicznego punktu widzenia nowych rodzajów leków."

red. Tomasz Domagała