Механизмы регуляции кинетики кальциевых сигналов и морфологии дендритных шипиков гиппокампальных нейронов белками семейства EB тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.02, кандидат наук Пчицкая Екатерина Игоревна

• Пчицкая Екатерина Игоревна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Пчицкая Екатерина Игоревна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Морфология дендритных шипиков нейронов

1.2 Динамика нейронального тубулинового цитоскелета и дендритные шипики

1.3 Изменения в морфологии дендритных шипиков при болезни Альцгеймера

1.4 Динамика нейрональных микротрубочек при болезни Альцгеймера

1.5 Депо-управляемый вход кальция в нейронах и его нарушение при Болезни Альцгеймера

1.6 Обзор существующих методов анализа морфологии дендритных шипиков

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Линии мышей

2.2 Клеточные культуры

2.2.1 Первичные гиппокампальные культуры

2.2.2 Клеточная линия НЕК 293Т

2.3 Генетические конструкции

2.3.1 Выделение плазмидных ДНК

2.3.2 Молекулярное клонирование

2.3.3 Сайт-направленный мутагенез

2.3. Трансфекция

2.3.1 Кальций-фосфатная трансфекция первичных гиппокампальных культур

2.3.2 Трансфекция клеток линии НЕК 293Т с использованием полиэтиленэмина

2.4 Иммуноцитохимическое окрашивание

2.5 Приготовление клеточных лизатов и Вестерн-блот анализ

2.7 Методы изучения белковых взаимодействий

2.7.1 Иммунопреципитация

2.7.2 Метод GST pull-down с применением глютатион-агарозы

2.7.3. Конструирование проникающих в клетку конкурирующих пептидов, препятствующих взаимодействию целевых белков

2.8 Конфокальная микроскопия

2.9 Флуориметрический анализ изменения внутриклеточной концентрации кальция

2.9.1 Регистрация депо-управляемого входа кальция в дендритных шипиках нейронов

2.9.2 Получение зависимостей интенсивности флуоресценции кальциевого индикатора от времени и их анализ

2.10 Изучение морфологии дендритных шипиков нейронов

2.10.1 Классификация дендритных шипиков по морфологических типам с помощью программного обеспечения NeuronStudio

2.10.2 Деконволюция конфокальных изображений нейронов

2.10.3 Бинаризация конфокальных изображений нейронов

2.10.4 Расчет мультимасштабного индекса структурного сходства

2.10.5 Экстракция морфологических параметров дендритных шипиков с помощью специализированного программного обеспечения SpineMetrics

2.11 Статистический анализ

55

ГЛАВА 3. РЕГУЛЯЦИЯ ДЕПО-УПРАВЛЯЕМОГО ВХОДА КАЛЬЦИЯ И МОРФОЛОГИИ ДЕНДРИТНЫХ ШИПИКОВ ГИППОКАМПАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ БЕЛКАМИ СЕМЕЙСТВА EB

3.1. Субклеточная локализация плюс-концевых белков семейства EB 2 и 3 типа в первичных гиппокампальных нейронах in vitro

3.2. Белок ЕВ3 взаимодействует с цитозольным участком белка STIM2 через полипептидный мотив Ser-X-Iso-Pro

3.3. Взаимодействие белков ЕВ3 и STIM2 регулируется содержанием кальция в эндоплазматическом ретикулуме

3.4. Гиперэкспрессия белка STIM2 с мутацией в домене связывания с плюс-концевым белком ЕВ вызывает снижение доли дендритных шипиков грибовидного типа

3.5. Нарушение взаимодействия белков STIM2 и EB вызывает изменения в кинетике депо-управляемого входа кальция в дендритных шипиках первичных гиппокампальных нейронов

3.6. Гиперэкспрессия белка EB3 вызывает увеличение процентного содержания грибовидных дендритных шипиков в первичных гиппокампальных нейронах дикого типа и полученных из трансгенных мышей линии PS1-М146V, моделирующих болезнь Альцгеймера

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДА ЭКСТРАКЦИИ КЛЮЧЕВЫХ МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДЕНДРИТНЫХ ШИПИКОВ ИЗ КОНФОКАЛЬНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ НЕЙРОНОВ

4.1. Получение теоретической и экспериментальной функции рассеяния точки конфокального микроскопа

4.2. Деконволюция конфокальных изображений нейронов с применением алгоритма Ричардсона-Люси с полной вариацией в качестве регуляризирующего члена

4.3. Бинаризация конфокальных изображений нейронов с помощью адаптивного алгоритма

4.4. Определение перечня морфологических параметров дендритных шипиков для анализа

4.5. Определение численных значений морфологических параметров дендритных шипиков с помощью разработанного плагина БртеМе^шБ

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННОГО МЕТОДА К ЗАДАЧЕ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ КРАТКОВРЕМЕННОГО НАРУШЕНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ БЕЛКОВ STIM2 И EB НА МОРФОЛОГИЮ ДЕНДРИТНЫХ ШИПИКОВ ЗРЕЛЫХ ПЕРВИЧНЫХ ГИППОКАМПАЛЬНЫХ НЕЙРОНОВ

ГЛАВА 6. ОБСУЖДЕНИЕ

6.1. Влияние взаимодействия белков STIM2 и EB на морфологию и депо-управляемый вход кальция в дендритных шипиках гиппокампальных нейронов

6.2. Микротрубочки как потенциальная мишень для разработки лекарственных средств, предотвращающих потерю синаптических контактов при болезни Альцгеймера

6.3. Перспективы применения разработанного метода многопараметрического анализа морфологии дендритных шипиков в нейробиологических исследованиях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизмы регуляции кинетики кальциевых сигналов и морфологии дендритных шипиков гиппокампальных нейронов белками семейства EB»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

В головном мозге синапс со стороны дендрита формируется при помощи дендритного шипика - специализированного выроста нейрональной мембраны, который может иметь различные формы. Большое количество синаптических контактов и их многообразие обеспечивают сложную и высокоорганизованную работу головного мозга, который, в свою очередь, контролирует как ментальные, так и физические стороны человеческой жизни. Изучение механизмов, обеспечивающих функционирование синапса и индуцирующих изменения в форме дендритных шипиков, связанные с явлением синаптической пластичности, является важной задачей фундаментальной нейробиологии.

Ранее считалось, что цитоскелет активно изменяющих свою форму дендритных шипиков представлен только актином, в то время как тубулин формирует каркас таких относительно стабильных морфологических структур нейрона как дендриты и аксоны. Недавно, благодаря применению основанного на использовании прижизненной микроскопии метода изучения динамики тубулинового цитоскелета [1], было обнаружено, что полимеризующиеся микротрубочки временно проникают в дендритные шипики нейрона. Было высказано предположение, что этот процесс регулирует синаптическую пластичность и является одним из способов доставки грузов в дендритный шипик, но детальные механизмы его роли в функционировании синапса остаются не известными. В данной работе рассматривается влияние плюс -концевого белка end-binding protein 3 (EB3), крепящегося к положительному концу нейрональных тубулиновых микротрубочек, на кинетику депо-управляемого входа кальция (ДУВК) в дендритных шипиках нейронов и их морфологию.

Как показали недавние исследования, депо-управляемый входа кальция -это один из ключевых механизмов гомеостаза кальция в нейроне, контролирующий стабильность дендритных шипиков [2]. ДУВК из внеклеточной среды в цитоплазму активируется при снижении концентрации кальция во внутриклеточном кальциевом депо - гладком эндоплазматическом ретикулуме. Автором диссертации Пчицкой Е.И. было показано, что в различных экспериментальных моделях болезни Альцгеймера in vitro и in vivo происходит нарушение функционирования депо-управляемого входа кальция, что является причиной снижения числа дендритных шипиков грибовидного типа. Предполагается, что грибовидные дендритные шипики, формирующие сильную синаптическую связь [2-5], представляют собой клеточный субстрат памяти, процессы формирования которой нарушены при БА [6]. Активация ДУВК в рассмотренных экспериментальных моделях БА предотвращала потерю синапсов и восстанавливала дефекты синаптической пластичности [3], что свидетельствует о важности ДУВК для функционирования синаптических контактов, и перспективность применения активаторов ДУВК для лечения БА. Тем не менее, в настоящее время механизмы регуляции ДУВК в дендритных шипиках нейронов недостаточно изучены, поэтому проведение исследований в данной области является актуальной научной задачей, на решение которой направлена данная диссертационная работа.

Морфология дендритного шипика соответствует его функциональной роли и стадии развития в данный момент времени, а происходящие изменения в его форме и размере являются отражением изменений в активности данного синаптического контакта, условий среды, окружающей нейрон, и происходящих в нем физиологических процессов. Множество психиатрических и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера [22], болезнь Паркинсона [23], болезнь Хантингтона [24], шизофрения [25], аутизм [26], депрессия [27] и другие, характеризуются изменениями в плотности и форме дендритных шипиков нейронов в

пораженных данными заболеваниями отделах головного мозга. Рассмотрение морфологии дендритных шипиков играет важную роль как в изучении механизмов патологических процессов, происходящих при развитии нейродегенеративных заболеваний, так и в фундаментальных исследованиях механизмов образования и функционирования синапсов. Проведение количественного анализа морфологии дендритных шипиков с использованием конфокальной микроскопии остается существенной проблемой из-за ограничения разрешения получаемых с ее помощью изображений дифракционным пределом. Дендритные шипики могут быть успешно визуализированы с помощью конфокальной лазерной сканирующей микроскопии, однако измерение малых изменений в их форме вызывает затруднение, в связи с тем, что размеры объектов такого типа обычно меньше или сопоставимы с теоретическим пределом разрешения конфокального микроскопа, который в среднем составляет 200-250 нм в зависимости от компонентов системы регистрации изображений. Одна из целей диссертационного исследования - разработать новый методический подход, основываясь на физических законах формирования изображений в конфокальной микроскопии, позволяющий уточнить структуру дендритных шипиков на конфокальных изображениях нейронов, и определить численные значения характеризующих их морфологию параметров. Разработка подобных методов является актуальной задачей, так как позволит производить более глубокий анализ взаимовязи морфологии дендритных шипиков и их функции без необходимости применения технологий микроскопии сверхвысокого разрешения.

Цели и задачи исследования

Цели исследования:

- определить роль связанных с динамическими тубулиновыми микротрубочками плюс-концевых белков семейства ЕВ в регуляции кинетики

депо-управляемого входа кальция и морфологии дендритных шипиков гиппокампальных нейронов;

- разработать новый метод многопараметрического анализа морфологии дендритных шипиков на конфокальных изображениях нейронов и применить его для решения поставленных в диссертационном исследовании задач.

Задачи:

1. Провести анализ субклеточной локализации белков ЕВ2 и ЕВ3 в первичных гиппокампальных нейронах с целью определения гомолога, характерного для синапсов;

2. Определить, взаимодействует ли белок STIM2 с синапс-специфичным гомологом ЕВ, и предположить участок на цитозольной части STIM2, потенциально отвечающий за взаимодействие с ЕВ-белками;

3. Оценить влияние концентрации кальция в эндоплазматическом ретикулуме на взаимодействие белка STIM2 с синапс-специфичным ЕВ-белком;

4. Оценить изменения в кинетике депо-управляемого входа кальция в дендритных шипиках и распределении дендритных шипиков первичных гиппокампальных нейронов по морфологическим группам при разрушении взаимодействия белка STIM2 с ЕВ-белками;

5. Провести анализ распределения дендритных шипиков по морфологическим группам в первичных гиппокампальных нейронах дикого типа и полученных из трансгенных мышей линии Р81-М146У, моделирующих болезнь Альцгеймера, в условиях гиперэкспрессии синапс-специфичного гомолога ЕВ;

6. Определить теоретическую и экспериментальную функции рассеяния точки конфокального микроскопа, и провести сравнение их эффективности в процедуре деконволюции конфокальных изображений нейронов;

7. Определить оптимальный метод деконволюции и бинаризации изображений для уточнения структуры дендритных шипиков на конфокальных изображениях нейронов;

8. Составить перечень ключевых морфологических параметров, характеризующих форму дендритного шипика, и разработать программное обеспечение для определения их численных значений из конфокальных изображений нейронов;

9. Подобрать оптимальные условия воздействия синтетическим конкурирующим пептидом, предотвращающим взаимодействие белков STIM2 и ЕВ, на первичные гиппокампальные нейроны;

10. С помощью разработанного программного обеспечения проанализировать изменения в ширине головки дендритных шипиков при кратковременном нарушении взаимодействия белков STIM2 и ЕВ в зрелых гиппокампальных нейронах путем аппликации синтетического конкурирующего пептида.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Из семейства плюс-концевых белков ЕВ специфичным для дендритных шипиков гиппокампальных нейронов является гомолог ЕВ3;

2. Белок STIM2 взаимодействует с белком ЕВ3 через расположенные на его цитозольной части полипептидный домен Зег-х-Ьо-Рго, и это взаимодействие регулируется содержанием кальция в эндоплазматическом ретикулуме клетки;

3. Нарушение взаимодействия белков ЕВ и ЗТ1М2, путем гиперэкспрессии ЗТ1М2 с мутацией в сайте связывания с ЕВ, вызывает изменение кинетики и снижение амплитуды депо-управляемого входа кальция в дендритных шипиках гиппокампальных нейронов и уменьшение доли дендритных шипиков грибовидного типа от общего числа дендритных шипиков;

4. Гиперэкспрессия белка ЕВ3 вызывает увеличение доли грибовидных дендритных шипиков от общего числа дендритных шипиков в нейронах, полученных из мышей дикого типа и трансгенных мышей линии PS1-М146У, моделирующих болезнь Альцгеймера;

5. В диссертационном исследовании разработано программное обеспечение SpmeMetrics для получения численных значений, характеризующих морфологию дендритных шипиков параметров, из двумерной проекции серии конфокальных изображений нейронов, а также определены оптимальные способы деконволюции и бинаризации для предварительной обработки изображений.

6. Итерационная деконволюция алгоритмом Ричардсона-Люси с полной вариацией в качестве регуляризирующего члена конфокальных изображений нейронов с помощью экспериментально определенной функции рассеяния точки позволяет значительно улучшить визуализацию дендритных шипиков и скорректировать вызванное особенностями строения конфокального микроскопа размытие изучаемых объектов;

7. Кратковременное нарушение взаимодействия белков ЕВ и STIM2 в зрелых нейронах путем аппликации синтетического конкурирующего пептида приводит к уменьшению ширины головки дендритных шипиков, что свидетельствует о том, что взаимодействие белков ЕВ и STIM2 является важным не только для нормального развития дендритных шипиков, но и определяет их форму в уже зрелых нейронах.

Научная новизна работы

В диссертационном исследовании Пчицкой Е.И. впервые был определено, что белок ЕВ3 взаимодействует с кальциевым сенсором белком STIM2, запускающим депо-управляемый вход кальция в дендритных шипиках гиппокампальных нейронов, а также была идентифицирована аминокислотная последовательность на цитозольной части белка STIM2, отвечающая за их

взаимодействие. В работе продемонстрировано, что взаимодействие этих белков критически важно для функционирования депо-управляемого входа кальция в дендритных шипиках и поддержания их формы. Таким образом, впервые были получены данные связывающие динамические тубулиновые микротрубочки и кальциевую сигнализацию в дендритных шипиках нейронов. Впервые показано, что гиперэкспрессия белка ЕВ3, вызывающая значительное увеличение доли грибовидного дендритных шипиков типа в нейронах дикого типа, позволяет предотвратить снижение их числа, наблюдаемое в экспериментальной модели Болезни Альцгеймера in vitro.

В настоящей работе продемонстрировано, что применение деконволюции алгоритмом Ричардсона-Люси с полной вариацией в качестве регуляризирующего члена с экспериментально определенной функцией рассеяния точки (ФРТ) к серии конфокальных изображений дендрита, позволяет значительно улучшить визуализацию дендритных шипиков, что делает возможным численное определения их морфологических параметров. Результат деконволюции с экспериментальной ФРТ значительно превосходит использовавшуюся ранее для решения подобной задачи деконволюцию с помощью теоретической ФРТ.

В диссертационном исследовании разработан и применен новый программный продукт SpineMetrics, представленный в виде плагина к общедоступному программному обеспечению для анализа изображений ImageJ, позволяющий определять численные значения различных морфологических параметров дендритных шипиков из серии конфокальных изображений нейронов. Плагин с подобным функционалом ранее не разрабатывался.

Научно-практическое значение работы

Полученные в диссертационном исследовании результаты о молекулярных механизмах регуляции ДУВК белком тубулинового

цитоскелета ЕВ3 и влияние этого белка на морфологию дендритных шипиков, имеют высокую научную значимость, так как служат для решения фундаментальной задачи современной нейробиологии по исследованию синаптической кальциевой регуляции и стабильности синаптических контактов.

Практическая значимость полученных результатов связана с их возможным использованием для разработки терапии нейродегенеративных заболеваний. Нейродегенеративные заболевания характеризуются прогрессирующим нарушением морфологии и функций определенной группы нервных клеток и их последующей гибелью, и как правило, затрагивают людей в преклонном возрасте. Все больше независимых исследований показывают, что нарушение нейрональной кальциевой сигнализации является движущей силой процесса нейродегенерации [4]. Более того, для Болезни Альцгеймера была высказана так называемая «кальциевая гипотеза», утверждающая, что нарушение гомеостаза кальция в нейронах является первопричиной развития БА [5], которая все больше набирает популярность в связи массовым провалом анти-амилоидных агентов в клинических испытаниях последних лет [6]. Разработка лекарственных средств, способных нормализовать кальциевую сигнализацию в нейронах, представляет собой перспективное направление для лечения нейродегенеративных заболеваний, представляющее большой интерес со стороны фармакологической промышленности. Было продемонстрировано нарушение ДУВК при болезни Альцгеймера [3], болезни Хантингтона [7] и болезни Паркинсона [8], а также потенциальная возможность применение активаторов ДУВК лечения БА. Результаты данного исследования, дающие новую информацию о механизмах регуляции ДУВК в нейронах, могут лечь в основу разработки нового класса молекул-модуляторов ДУВК, направленных на лечение БА и, возможно, других нейродегенеративных заболеваний.

Важное практическое значение имеет разработанный в данной работе новый подход к экстракции ключевых морфологических параметров дендритных шипиков из серии конфокальных изображений нейронов. Деконволюция позволяет минимизировать различия между объектом и его изображением, возникающие в результате искажений, связанных с влиянием системы регистрации изображений конфокального микроскопа и ограничений, связанных с физическими принципами дифракции света. Применение деконволюции с использованием экспериментально определенной функции рассеяния точки позволяет значительно улучшить визуализацию таких малых структур как дендритные шипики, и подобный подход может быть использован другими научными группами для проведения нейробиологических исследований. Разработанное в диссертационном исследовании программное обеспечение имеет вид плагина, который может быть встроен в общедоступное ориентированное на использование учеными программное обеспечение для анализа изображений ImageJ, что обеспечивает его свободное использование другими исследователями всему миру. Комплексный многофакторный анализ морфологии дендритных шипиков имеет важное значение для фундаментальных исследований принципов и механизмов функционирования синапса, а также позволит оценить связь между формой и функцией дендритного шипика, степень нейродегенеративных изменений при различных заболеваниях и потенциальную эффективность применяемых для их лечения нейропротекторных препаратов.

Методология и методы исследования

В ходе выполнения представленных в диссертационном исследовании экспериментов применялись следующие методы: культивирование диссоциированных нейронов гиппокампа мышей, ведение клеточной линии НЕК293Т, иммуноцитохимический анализ, иммунопреципитация, выделение

рекомбинантных белков, метод анализа взаимодействия белков GST-pulldown, выделение плазмидной ДНК, сайт-направленный мутагенез, кальций-фосфатная трансфекция, анализ распределения дендритных шипиков по типам в программном обеспечении NeuroStudio, флуориметрический анализ изменения внутриклеточной концентрации кальция, метод экспериментального определения функции рассеяния точки, деконволюция конфокальных изображений, бинаризация изображений, расчет мульти-масштабного индекса структурного сходства MS_SSIM, методы статистической обработки данных. Для нарушения взаимодействия белков STIM2 и EB был спроектирован синтетический конкурирующий флуоресцентно-меченый пептид.

Личный вклад автора

Основные результаты диссертационной работы получены лично автором с использованием экспериментальной базы Лаборатории Молекулярной Нейродегенерации Санкт-Петербургского государственного

политехнического университета Петра Великого. Планирование экспериментов и обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем д.б.н. И.Б. Безпрозванным. Разработка технического задания для плагина по экстракции морфологических параметров дендритных шипиков осуществлялось совместно с сотрудниками лаборатории Промышленных систем потоковой обработки данных Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Петра Великого Крыловым Иваном Сергеевичем и Болсуновской Мариной Владимировной. Написание программного кода плагина была выполнено Крыловым Иваном Сергеевичем. Обработка, статистический анализ и подготовка результатов к публикациям проводилась лично автором, тексты публикаций подготавливались совместно с соавторами.

Апробация работы

На разработанное в диссертационном исследовании программное обеспечение получено Свидетельство о регистрации программы для ЭВМ № 2019662038 «Программа для расчета основных морфометрических параметров дендритных шипиков на изображениях, получаемых с помощью конфокальной сканирующей микроскопии» от 16 сентября 2019 года (авторы Крылов И.С., Пчицкая Е.И., Безпрозванный И.Б.).

Результаты исследования докладывались на следующих научных и научно-практических форумах и конференциях:

1. Научном форуме с международным участием «Неделя науки СПбПУ» 13-19 ноября 2017 года, Санкт-Петербург, Россия;

2. 12я международная конференция по болезни Альцгеймера и Паркинсона AD/PD 2015, 18-22 марта 2015 года, Ницца, Франция;

3. V Съезд биофизиков России, 4-10 октября 2015 года, Ростов-на-Дону, Россия;

4. 5я международная научная конференция по молекулярной нейродегенерации ICMN2018, 11-13 июня 2018 года, Стокгольм, Швеция;

5. 11й FENS форуме нейронаук, 7-11 июля 2018 года, Берлин, Германия;

6. Юбилейная научно-практическая конференция с международным участием «Инновационные технологии и мультидисциплинарные подходы в диагностике и лечении социально-значимых заболеваний» 17-20 октября 2018 года, Санкт-Петербург, Россия;

7. 14я международная конференция по болезни Альцгеймера и Паркинсона AD/PD 2019, 26-21 марта 2019 года, Лиссабон, Португалия.

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 статей в российских и международных рецензируемых журналах, в том числе 2 на русском языке и 7

на английском языке, и 3 тезиса докладов в сборниках научных и научно-практических конференций.

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из следующих частей: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты, обсуждение, заключение, выводы, список публикаций по теме диссертации, список литературных источников. Текст диссертации изложен на 126 страницах, содержит 16 рисунков и 7 формул. Список литературы представлен 178 источниками.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Морфология дендритных шипиков нейронов

Синапс - зона специализированного контакта между двумя нейронами, через который осуществляется передача информации от одной клетки к другой. Формирование синаптических контактов и передача через них сигналов с помощью электрических импульсов - это фундаментальная особенность нейрональных клеток. Со стороны аксона синапс формируется аксональным бутоном, а со стороны дендрита - дендритным шипиком, специализированным выростом дендритной мембраны [9]. Дендритные шипики характеризуются большим разнообразием форм и размеров, которые в сильной степени варьируются между различными отделами мозга, типами клеток и видами животных [10]. Дендритный шипик способен изменять свое функциональное состояния и совершать морфологические перестройки в ответ на происходящие внутри нейрона процессы или изменение входящей синаптической активности со стороны аксонов, контактирующих с ним нейронов. Предполагается, что благодаря способности модулировать эффективность передачи информации синапсы являются сайтами формирования и хранения памяти, где ее консолидация инициируется через механизмы потенциации и депрессии синаптической активности [9, 11-14]. Анализ морфологии дендритных шипиков может дать важную информацию о функциональном состоянии всего нейрона, так как структура и функция дендритного шипика непосредственно связаны с другим другом.

Традиционно дендритные отростки группируют в четыре больших класса соответственно их морфологическим особенностям - грибовидные, тонкие, пеньковые и филоподии (Рисунок 1) [9].

Рисунок 1 - Морфология дендритных шипиков: А, Микрофотография гиппокампального нейрона in vitro, иллюстрирующая многообразие форм дендритных шипиков. Длина масштабного отрезка составляет 10 мкм. Конфокальная микроскопия, х100. Б, Схематическое изображение основных типов дендритных шипиков и ключевые параметры их морфологии, L и Ln - длина шипика и длина шейки соответственно, dh -ширина головки, w - ширина основания пенькового шипика

Форма грибовидных шипиков соответствует их названию: они имеют большую головку и маленькую шейку, формируют сильную синаптическую связь и считаются наиболее стабильными структурами среди перечисленных выше типов дендритных шипиков. В связи с этим предполагается, что грибовидные шипики являются клеточными субстратами памяти, позволяющими нейронам хранить информацию [12, 15]. Тонкие шипики имеют маленькую головку и длинную тонкую шейку, более динамичны и рассматриваются как «шипики обучения», отвечающие за формирование новых воспоминаний [9, 12]. Шипики пенькового типа также оправдывают свое название, и представляют собой вырост дендритной мембраны без формирования сужения, называемого шейкой, благодаря чему они наиболее подвержены влиянию протекающих в дендрите процессов. Известно, что они являются доминирующим типом на ранних стадиях постнатального развития,

но также присутствуют в небольшом количестве и во взрослом возрасте где они, вероятно, формируются в результате процесса исчезновения грибовидных шипиков [9, 16]. Филоподии представляют собой нитеподобные выросты дендритной мембраны, характеризующиеся в отличие от тонких и грибовидных шипиков отсутствием головки, длина которых значительно превышает длину других типов дендритных шипиков. Наибольшие количество филоподий наблюдаются в развивающихся нейронах, но также малый процент филоподий присутствуют и в зрелых нейронах, где их число значительно возрастает под влиянием травматических факторов, вызывающих повреждение нейрональной ткани [17]. Отличительной характеристикой филоподий является то, что по сравнению с дендритными шипиками других типов, изменение их формы происходят наиболее быстро и часто. На микрофотографиях, полученных с использованием электронной микроскопии, филоподии в большинстве своем лишены постсинаптической плотности и содержат лишь несколько синаптических везикул [18]. Основываясь на перечисленных выше особенностях филоподий, предполагается, что они представляют собой начальную стадию формирования синапса, и их высокая динамичность обоснована активным поиском близлежащих аксонов для формирования синаптического контакта.

Морфология дендритного шипика напрямую отражает его функциональное состояние, и претерпевает значительные изменения в ответ на изменения в активности данного синаптического контакта, условий среды, окружающей нейрон, и происходящих в нем физиологических процессов [9]. Болезнь Альцгеймера [19, 20], болезнь Паркинсона [21], болезнь Хантингтона [22], шизофрения [23], аутизм [24], депрессия [25] и другие поражающие нейроны головного мозга заболевания характеризуются изменениями в плотности и форме дендритных шипиков нейронов в пораженных данными заболеваниями отделах головного мозга. Дегенеративные изменения синапсов являются первым этапом развития дегенеративных процессов в нейроне, и

могут происходить задолго до заметных фенотипических проявлений того или иного заболевания, в связи с высоким потенциалом компенсаторных механизмов головного мозга. Анализ числа и формы дендритных шипиков используется для исследования молекулярных механизмов и сигнальных путей, участвующих в образовании и функционировании синапсов, оценки функционального состояния нейрона, изучения процессов, происходящих при развитии нейродегенеративных заболеваний и оценки эффективности фармакологических агентов, направленных на их лечение [3, 9, 26, 27]. В связи с вышеизложенным, разработка методов, позволяющих производить детальный анализ морфологии таких важных структурных элементов нейронов как дендритные шипики, является актуальной научной задачей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пчицкая Екатерина Игоревна, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Jaworski J., Kapitein L. C., Gouveia S. M., Dortland B. R., Wulf P. S., Grigoriev I., Camera P., Spangler S. A., Di Stefano P., Demmers J., Krugers H., Defîlippi P., Akhmanova A., Hoogenraad C. C. Dynamic microtubules regulate dendritic spine morphology and synaptic plasticity // Neuron. 2009. Vol. 61, № 1. P. 85-100.

2. Pchitskaya E., Popugaeva E., Bezprozvanny I. Calcium signaling and molecular mechanisms underlying neurodegenerative diseases // Cell Calcium. 2017. Vol. 30, № 17. P. 30066-0.

3. Zhang H., Sun S., Wu L., Pchitskaya E., Zakharova O., Fon Tacer K., Bezprozvanny I. Store-Operated Calcium Channel Complex in Postsynaptic Spines: A New Therapeutic Target for Alzheimer's Disease Treatment // The Journal of Neuroscience. 2016. Vol. 36, № 47. P. 11837-11850.

4. Bezprozvanny I. Calcium signaling and neurodegenerative diseases // Trends Mol Med. 2009. Vol. 15, № 3. P. 89-100.

5. Calcium Hypothesis of Alzheimer's disease and brain aging: A framework for integrating new evidence into a comprehensive theory of pathogenesis // Alzheimers Dement. 2017. Vol. 13, № 2. P. 178-182.

6. Cummings J., Aisen P. S., DuBois B., Frolich L., Jack C. R., Jr., Jones R. W., Morris J. C., Raskin J., Dowsett S. A., Scheltens P. Drug development in Alzheimer's disease: the path to 2025 // Alzheimers Res Ther. 2016. Vol. 8, № 39. P. 016-0207.

7. Wu J., Ryskamp D. A., Liang X., Egorova P., Zakharova O., Hung G., Bezprozvanny I. Enhanced Store-Operated Calcium Entry Leads to Striatal Synaptic Loss in a Huntington's Disease Mouse Model // The Journal of Neuroscience. 2016. Vol. 36, № 1. P. 125-141.

8. Zhou Q., Yen A., Rymarczyk G., Asai H., Trengrove C., Aziz N., Kirber M. T., Mostoslavsky G., Ikezu T., Wolozin B., Bolotina V. M. Impairment of PARK14-dependent Ca(2+) signalling is a novel determinant of Parkinson's disease // Nature Communications. 2016. Vol. 7. P. 10332.

9. Пчицкая Е.И. К. И. С., Власова О.Л., Болсуновская М.В., Безпрозванный И.Б. Переход от классического деления дендритных шипиков нейронов на типы к альтернативным методам анализа // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. 2019. Т. 12, № 2. С. 88-100.

10. Ghani M. U., Mesadi F., Kanik S. D., Argunsah A. O., Hobbiss A. F., Israely I., Unay D., Tasdizen T., Cetin M. Dendritic spine classification using shape and appearance features based on two-photon microscopy // J Neurosci Methods. 2017. Vol. 279. P. 13-21.

11. Kasai H., Hayama T., Ishikawa M., Watanabe S., Yagishita S., Noguchi J. Learning rules and persistence of dendritic spines // Eur J Neurosci. 2010. Vol. 32, № 2. P. 241-9.

12. Bourne J., Harris K. M. Do thin spines learn to be mushroom spines that remember? // Curr Opin Neurobiol. 2007. Vol. 17, № 3. P. 381-6.

13. Bailey C. H., Kandel E. R., Harris K. M. Structural Components of Synaptic Plasticity and Memory Consolidation // Cold Spring Harb Perspect Biol. 2015. Vol. 7, № 7.

14. Zhou Q., Homma K. J., Poo M. M. Shrinkage of dendritic spines associated with long-term depression of hippocampal synapses // Neuron. 2004. Vol. 44, № 5. P. 749-57.

15. Hayashi Y., Majewska A. K. Dendritic spine geometry: functional implication and regulation // Neuron. 2005. Vol. 46, № 4. P. 529-32.

16. Hering H., Sheng M. Dentritic spines : structure, dynamics and regulation // Nat Rev Neurosci. 2001. Vol. 2, № 12. P. 880-888.

17. Yoshihara Y., De Roo M., Muller D. Dendritic spine formation and stabilization // Current Opinion in Neurobiology. 2009. Vol. 19, № 2. P. 146-153.

18. Berry K. P., Nedivi E. Spine Dynamics: Are They All the Same? // Neuron. 2017. Vol. 96, № 1. P. 43-55.

19. Koffie R. M., Hyman B. T., Spires-Jones T. L. Alzheimer's disease: synapses gone cold // Mol Neurodegener. 2011. Vol. 6, № 1. P. 63.

20. Tu S., Okamoto S.-i., Lipton S. A., Xu H. Oligomeric Aß-induced synaptic dysfunction in Alzheimer's disease // Mol Neurodegener. 2014. Vol. 9. P. 48.

21. Villalba R. M., Smith Y. Differential Striatal Spine Pathology in Parkinson's disease and Cocaine Addiction: A Key Role of Dopamine? // Neuroscience. 2013. Vol. 251. P. 2-20.

22. Nithianantharajah J., Hannan A. J. Dysregulation of synaptic proteins, dendritic spine abnormalities and pathological plasticity of synapses as experience-dependent mediators of cognitive and psychiatric symptoms in Huntington's disease // Neuroscience. 2013. Vol. 251, № 0. P. 66-74.

23. Herms J., Dorostkar M. M. Dendritic Spine Pathology in Neurodegenerative Diseases // Annu Rev Pathol. 2016. Vol. 11. P. 221-50.

24. Phillips M., Pozzo-Miller L. Dendritic spine dysgenesis in autism related disorders // Neuroscience Letters. 2015. Vol. 601. P. 30-40.

25. Qiao H., Li M.-X., Xu C., Chen H.-B., An S.-C., Ma X.-M. Dendritic Spines in Depression: What We Learned from Animal Models // Neural Plasticity. 2016. Vol. 2016. P. 8056370.

26. Ryskamp D., Wu J., Geva M., Kusko R., Grossman I., Hayden M., Bezprozvanny I. The sigma-1 receptor mediates the beneficial effects of pridopidine in a mouse model of Huntington disease // Neurobiol Dis. 2017. Vol. 97, № Pt A. P. 46-59.

27. Qu X., Yuan F. N., Corona C., Pasini S., Pero M. E., Gundersen G. G., Shelanski M. L., Bartolini F. Stabilization of dynamic microtubules by mDia1 drives Tau-dependent Abeta1-42 synaptotoxicity // J Cell Biol. 2017. Vol. 216, № 10. P. 31613178.

28. Saito T., Matsuba Y., Mihira N., Takano J., Nilsson P., Itohara S., Iwata N., Saido T. C. Single App knock-in mouse models of Alzheimer's disease // Nat Neurosci. 2014. Vol. 17, № 5. P. 661-663.

29. Duggan S. P., McCarthy J. V. Beyond gamma-secretase activity: The multifunctional nature of presenilins in cell signalling pathways // Cell Signal. 2016. Vol. 28, № 1. P. 1-11.

30. Trebak M., Vazquez G., Bird G. S., Putney J. W., Jr. The TRPC3/6/7 subfamily of cation channels // Cell Calcium. 2003. Vol. 33, № 5-6. P. 451-61.

31. Пчицкая Е.И. Жемков В. А., Безпрозванный И.Б. Динамические микротрубочки при Болезни Альцгеймера: связь с патологией дендритных шипиков // Биохимия. 2018. Т. 83, № 9. С. 1343-1350.

32. Dent E. W. Of microtubules and memory: implications for microtubule dynamics in dendrites and spines // Mol Biol Cell. 2017. Vol. 28, № 1. P. 1-8.

33. Gu J., Firestein B. L., Zheng J. Q. Microtubules in Dendritic Spine Development // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 2008. Vol. 28, № 46. P. 12120-12124.

34. Hu X., Viesselmann C., Nam S., Merriam E., Dent E. W. Activity-Dependent Dynamic Microtubule Invasion of Dendritic Spines // The Journal of Neuroscience. 2008. Vol. 28, № 49. P. 13094-13105.

35. Merriam E. B., Millette M., Lumbard D. C., Saengsawang W., Fothergill T., Hu X., Ferhat L., Dent E. W. Synaptic Regulation of Microtubule Dynamics in Dendritic Spines by Calcium, F-Actin, and Drebrin // The Journal of Neuroscience. 2013. Vol. 33, № 42. P. 16471-16482.

36. Hu X., Ballo L., Pietila L., Viesselmann C., Ballweg J., Lumbard D., Stevenson M., Merriam E., Dent E. W. BDNF-Induced Increase of PSD-95 in Dendritic Spines Requires Dynamic Microtubule Invasions // The Journal of Neuroscience. 2011. Vol. 31, № 43. P. 15597-15603.

37. Uchida S., Martel G., Pavlowsky A., Takizawa S., Hevi C., Watanabe Y., Kandel E. R., Alarcon J. M., Shumyatsky G. P. Learning-induced and stathmin-dependent changes in microtubule stability are critical for memory and disrupted in ageing // Nature communications. 2014. Vol. 5. P. 4389-4389.

38. Selkoe D. J., Hardy J. The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease at 25 years // EMBO Mol Med. 2016. Vol. 8, № 6. P. 595-608.

39. Akhmanova A., Steinmetz M. O. Microtubule +TIPs at a glance // Journal of Cell Science. 2010. Vol. 123, № 20. P. 3415-3419.

40. Nakagawa H., Koyama K., Murata Y., Morito M., Akiyama T., Nakamura Y. EB3, a novel member of the EB1 family preferentially expressed in the central nervous system, binds to a CNS-specific APC homologue // Oncogene. 2000. Vol. 19, № 2. P. 210-6.

41. Gu J., Firestein B. L., Zheng J. Q. Microtubules in dendritic spine development // J Neurosci. 2008. Vol. 28, № 46. P. 12120-4.

42. Hu X., Viesselmann C., Nam S., Merriam E., Dent E. W. Activity-dependent dynamic microtubule invasion of dendritic spines // J Neurosci. 2008. Vol. 28, № 49. P. 13094-105.

43. Merriam E. B., Lumbard D. C., Viesselmann C., Ballweg J., Stevenson M., Pietila L., Hu X., Dent E. W. Dynamic microtubules promote synaptic NMDA receptor-dependent spine enlargement // PLoS One. 2011. Vol. 6, № 11. P. e27688.

44. Merriam E. B., Millette M., Lumbard D. C., Saengsawang W., Fothergill T., Hu X., Ferhat L., Dent E. W. Synaptic regulation of microtubule dynamics in dendritic spines by calcium, F-actin, and drebrin // J Neurosci. 2013. Vol. 33, № 42. P. 1647182.

45. Stepanova T., Slemmer J., Hoogenraad C. C., Lansbergen G., Dortland B., De Zeeuw C. I., Grosveld F., van Cappellen G., Akhmanova A., Galjart N. Visualization of microtubule growth in cultured neurons via the use of EB3-GFP (end-binding protein 3-green fluorescent protein) // J Neurosci. 2003. Vol. 23, № 7. P. 2655-64.

46. Pchitskaya E., Kraskovskaya N., Chernyuk D., Popugaeva E., Zhang H., Vlasova O., Bezprozvanny I. Stim2-Eb3 Association and Morphology of Dendritic Spines in Hippocampal Neurons // Sci Rep. 2017. Vol. 7, № 1. P. 017-17762.

47. Chang C. L., Chen Y. J., Quintanilla C. G., Hsieh T. S., Liou J. EB1 binding restricts STIM1 translocation to ER-PM junctions and regulates store-operated Ca2+ entry // J Cell Biol. 2018. Vol. 217, № 6. P. 2047-2058

48. Grigoriev I., Gouveia S. M., van der Vaart B., Demmers J., Smyth J. T., Honnappa S., Splinter D., Steinmetz M. O., Putney J. W., Hoogenraad C. C., Akhmanova A. STIM1 is a microtubule plus end tracking protein involved in

remodeling of the endoplasmic reticulum // Current biology : CB. 2008. Vol. 18, № 3. P. 177-182.

49. Geraldo S., Khanzada U. K., Parsons M., Chilton J. K., Gordon-Weeks P. R. Targeting of the F-actin-binding protein drebrin by the microtubule plus-tip protein EB3 is required for neuritogenesis // Nat Cell Biol. 2008. Vol. 10, № 10. P. 1181-9.

50. Penazzi L., Tackenberg C., Ghori A., Golovyashkina N., Niewidok B., Selle K., Ballatore C., Smith Iii A. B., Bakota L., Brandt R. Ap-mediated spine changes in the hippocampus are microtubule-dependent and can be reversed by a subnanomolar concentration of the microtubule-stabilizing agent epothilone D // Neuropharmacology. 2016. Vol. 105. P. 84-95.

51. Fanara P., Husted K. H., Selle K., Wong P. Y., Banerjee J., Brandt R., Hellerstein M. K. Changes in microtubule turnover accompany synaptic plasticity and memory formation in response to contextual fear conditioning in mice // Neuroscience. 2010. Vol. 168, № 1. P. 167-78.

52. Buck K. B., Zheng J. Q. Growth cone turning induced by direct local modification of microtubule dynamics // J Neurosci. 2002. Vol. 22, № 21. P. 935867.

53. Hardy J., Selkoe D. J. The amyloid hypothesis of Alzheimer's disease: progress and problems on the road to therapeutics // Science. 2002. Vol. 297, № 5580. P. 3536.

54. Hardy J. The amyloid hypothesis for Alzheimer's disease: a critical reappraisal // J Neurochem. 2009. Vol. 110, № 4. P. 1129-34.

55. Bergmans B. A., De Strooper B. gamma-secretases: from cell biology to therapeutic strategies // Lancet Neurol. 2010. Vol. 9, № 2. P. 215-226.

56. DeKosky S. T., Scheff S. W. Synapse loss in frontal cortex biopsies in Alzheimer's disease: Correlation with cognitive severity // Annals of Neurology. 1990. Vol. 27, № 5. P. 457-464.

57. Terry R. D., Masliah E., Salmon D. P., Butters N., DeTeresa R., Hill R., Hansen L. A., Katzman R. Physical basis of cognitive alterations in Alzheimer's disease:

synapse loss is the major correlate of cognitive impairment // Ann Neurol. 1991. Vol. 30, № 4. P. 572-80.

58. Selkoe D. J. Alzheimer's disease is a synaptic failure // Science. 2002. Vol. 298, № 5594. P. 789-91.

59. Tackenberg C., Ghori A., Brandt R. Thin, stubby or mushroom: spine pathology in Alzheimer's disease // Curr Alzheimer Res. 2009. Vol. 6, № 3. P. 261-8.

60. Popugaeva E., Supnet C., Bezprozvanny I. Presenilins, deranged calcium homeostasis, synaptic loss and dysfunction in Alzheimer's disease // Messenger. 2012. Vol. 1. P. 53-62.

61. Popugaeva E., Bezprozvanny I. Role of endoplasmic reticulum Ca2+ signaling in the pathogenesis of Alzheimer disease // Front Mol Neurosci. 2013. Vol. 6. P. 29.

62. Androuin A., Potier B., Nagerl U. V., Cattaert D., Danglot L., Thierry M., Youssef I., Triller A., Duyckaerts C., El Hachimi K. H., Dutar P., Delatour B., Marty S. Evidence for altered dendritic spine compartmentalization in Alzheimer's disease and functional effects in a mouse model // Acta Neuropathol. 2018. Vol. 135, № 6. P. 839-854.

63. Sun S., Zhang H., Liu J., Popugaeva E., Xu N. J., Feske S., White C. L., 3rd, Bezprozvanny I. Reduced Synaptic STIM2 Expression and Impaired Store-Operated Calcium Entry Cause Destabilization of Mature Spines in Mutant Presenilin Mice // Neuron. 2014. Vol. 82, № 1. P. 79-93.

64. Zhang H., Wu L., Pchitskaya E., Zakharova O., Saito T., Saido T., Bezprozvanny I. Neuronal Store-Operated Calcium Entry and Mushroom Spine Loss in Amyloid Precursor Protein Knock-In Mouse Model of Alzheimer's Disease // The Journal of Neuroscience. 2015. Vol. 35, № 39. P. 13275-13286.

65. Tackenberg C., Brandt R. Divergent pathways mediate spine alterations and cell death induced by amyloid-beta, wild-type tau, and R406W tau // J Neurosci. 2009. Vol. 29, № 46. P. 14439-50.

66. Popugaeva E., Pchitskaya E., Speshilova A., Alexandrov S., Zhang H., Vlasova O., Bezprozvanny I. STIM2 protects hippocampal mushroom spines from amyloid synaptotoxicity // Molecular Neurodegeneration. 2015. Vol. 10. P. 37.

67. Boros B. D., Greathouse K. M., Gentry E. G., Curtis K. A., Birchall E. L., Gearing M., Herskowitz J. H. Dendritic spines provide cognitive resilience against Alzheimer's disease // Ann Neurol. 2017. Vol. 82, № 4. P. 602-614.

68. Zempel H., Luedtke J., Kumar Y., Biernat J., Dawson H., Mandelkow E., Mandelkow E.-M. Amyloid-P oligomers induce synaptic damage via Tau-dependent microtubule severing by TTLL6 and spastin // The EMBO Journal. 2013. Vol. 32, № 22. P. 2920-2937.

69. Mota S. I., Ferreira I. L., Pereira C., Oliveira C. R., Rego A. C. Amyloid-beta peptide 1-42 causes microtubule deregulation through N-methyl-D-aspartate receptors in mature hippocampal cultures // Curr Alzheimer Res. 2012. Vol. 9, № 7. P. 844-56.

70. Cash A. D., Aliev G., Siedlak S. L., Nunomura A., Fujioka H., Zhu X., Raina A. K., Vinters H. V., Tabaton M., Johnson A. B., Paula-Barbosa M., Avila J., Jones P. K., Castellani R. J., Smith M. A., Perry G. Microtubule reduction in Alzheimer's disease and aging is independent of tau filament formation // Am J Pathol. 2003. Vol. 162, № 5. P. 1623-7.

71. Pianu B., Lefort R., Thuiliere L., Tabourier E., Bartolini F. The Abeta1-42 peptide regulates microtubule stability independently of tau // J Cell Sci. 2014. Vol. 127, № 5. P. 1117-27.

72. Tackenberg C., Grinschgl S., Trutzel A., Santuccione A. C., Frey M. C., Konietzko U., Grimm J., Brandt R., Nitsch R. M. NMDA receptor subunit composition determines beta-amyloid-induced neurodegeneration and synaptic loss // Cell Death Dis. 2013. Vol. 25, № 4. P. 129.

73. La Rovere R. M., Roest G., Bultynck G., Parys J. B. Intracellular Ca(2+) signaling and Ca(2+) microdomains in the control of cell survival, apoptosis and autophagy // Cell Calcium. 2016. Vol. 60, № 2. P. 74-87.

74. Capiod T. Extracellular Calcium Has Multiple Targets to Control Cell Proliferation // Adv Exp Med Biol. 2016. Vol. 898. P. 133-56.

75. Toth A. B., Shum A. K., Prakriya M. Regulation of neurogenesis by calcium signaling // Cell Calcium. 2016. Vol. 59, № 2-3. P. 124-134.

76. Clapham D. E. Calcium signaling // Cell. 2007. Vol. 131, № 6. P. 1047-58.

77. Berridge M. J. Neuronal calcium signaling // Neuron. 1998. Vol. 21, № 1. P. 1326.

78. Brini M., Cali T., Ottolini D., Carafoli E. Neuronal calcium signaling: function and dysfunction // Cell Mol Life Sci. 2014. Vol. 71, № 15. P. 2787-814.

79. Williams R. T., Manji S. S., Parker N. J., Hancock M. S., Van Stekelenburg L., Eid J. P., Senior P. V., Kazenwadel J. S., Shandala T., Saint R., Smith P. J., Dziadek M. A. Identification and characterization of the STIM (stromal interaction molecule) gene family: coding for a novel class of transmembrane proteins // Biochemical Journal. 2001. Vol. 357, № Pt 3. P. 673-685.

80. Brandman O., Liou J., Park W. S., Meyer T. STIM2 is a feedback regulator that stabilizes basal cytosolic and endoplasmic reticulum Ca2+ levels // Cell. 2007. Vol. 131, № 7. P. 1327-39.

81. Kraft R. STIM and ORAI proteins in the nervous system // Channels. 2015. Vol. 9, № 5. P. 245-252.

82. Soboloff J., Rothberg B. S., Madesh M., Gill D. L. STIM proteins: dynamic calcium signal transducers // Nature reviews. Molecular cell biology. 2012. Vol. 13, № 9. P. 549-565.

83. Majewski L., Kuznicki J. SOCE in neurons: Signaling or just refilling? // Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research. 2015. Vol. 1853, № 9. P. 1940-1952.

84. Parekh A. B., Putney J. W., Jr. Store-operated calcium channels // Physiol Rev. 2005. Vol. 85, № 2. P. 757-810.

85. Yuan J. P., Zeng W., Huang G. N., Worley P. F., Muallem S. STIM1 heteromultimerizes TRPC channels to determine their function as store-operated channels // Nat Cell Biol. 2007. Vol. 9, № 6. P. 636-645.

86. Liao Y., Erxleben C., Abramowitz J., Flockerzi V., Zhu M. X., Armstrong D. L., Birnbaumer L. Functional interactions among Orai1, TRPCs, and STIM1 suggest a STIM-regulated heteromeric Orai/TRPC model for SOCE/Icrac channels // Proc Natl Acad Sci U S A. 2008. Vol. 105, № 8. P. 2895-900.

87. Liao Y., Plummer N. W., George M. D., Abramowitz J., Zhu M. X., Birnbaumer L. A role for Orai in TRPC-mediated Ca(2+) entry suggests that a TRPC:Orai complex may mediate store and receptor operated Ca(2+) entry // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009. Vol. 106, № 9. P. 3202-3206.

88. Chen K. T., Ong H. L., Liu X., Ambudkar I. S. Contribution of TRPC1 and Orail to Ca(2+) entry activated by store depletion // Advances in experimental medicine and biology. 2011. Vol. 704. P. 10.1007/978-94-007-0265-3_24.

89. Kumar A., Bodhinathan K., Foster T. C. Susceptibility to Calcium Dysregulation during Brain Aging // Front Aging Neurosci. 2009. Vol. 1. P. 2.

90. Bojarski L., Pomorski P., Szybinska A., Drab M., Skibinska-Kijek A., Gruszczynska-Biegala J., Kuznicki J. Presenilin-dependent expression of STIM proteins and dysregulation of capacitative Ca2+ entry in familial Alzheimer's disease // Biochim Biophys Acta. 2009. Vol. 1793, № 6. P. 1050-7.

91. Korkotian E., Oni-Biton E., Segal M. The role of the store-operated calcium entry channel Orai1 in cultured rat hippocampal synapse formation and plasticity // J Physiol. 2017. Vol. 595, № 1. P. 125-140.

92. Zhang H., Wu L., Pchitskaya E., Zakharova O., Saito T., Saido T., Bezprozvanny I. Neuronal Store-Operated Calcium Entry and Mushroom Spine Loss in Amyloid Precursor Protein Knock-In Mouse Model of Alzheimer's Disease // J Neurosci. 2015. Vol. 35, № 39. P. 13275-86.

93. Garcia-Alvarez G., Lu B., Yap K. A., Wong L. C., Thevathasan J. V., Lim L., Ji F., Tan K. W., Mancuso J. J., Tang W., Poon S. Y., Augustine G. J., Fivaz M. STIM2 regulates PKA-dependent phosphorylation and trafficking of AMPARs // Mol Biol Cell. 2015. Vol. 26, № 6. P. 1141-59.

94. Bezprozvanny I., Mattson M. P. Neuronal calcium mishandling and the pathogenesis of Alzheimer's disease // Trends Neurosci. 2008. Vol. 31, № 9. P. 45463.

95. Ito E., Oka K., Etcheberrigaray R., Nelson T. J., McPhie D. L., Tofel-Grehl B., Gibson G. E., Alkon D. L. Internal Ca2+ mobilization is altered in fibroblasts from

patients with Alzheimer disease // Proc Natl Acad Sci U S A. 1994. Vol. 91, №2 2. P. 534-8.

96. Leissring M. A., Parker I., LaFerla F. M. Presenilin-2 mutations modulate amplitude and kinetics of inositol 1, 4,5-trisphosphate-mediated calcium signals // J Biol Chem. 1999. Vol. 274, № 46. P. 32535-8.

97. Leissring M. A., Paul B. A., Parker I., Cotman C. W., LaFerla F. M. Alzheimer's presenilin-1 mutation potentiates inositol 1,4,5-trisphosphate-mediated calcium signaling in Xenopus oocytes // J Neurochem. 1999. Vol. 72, № 3. P. 1061-8.

98. Stutzmann G. E., Caccamo A., LaFerla F. M., Parker I. Dysregulated IP3 signaling in cortical neurons of knock-in mice expressing an Alzheimer's-linked mutation in presenilin1 results in exaggerated Ca2+ signals and altered membrane excitability // J Neurosci. 2004. Vol. 24, № 2. P. 508-13.

99. Stutzmann G. E., Smith I., Caccamo A., Oddo S., Laferla F. M., Parker I. Enhanced ryanodine receptor recruitment contributes to Ca2+ disruptions in young, adult, and aged Alzheimer's disease mice // J Neurosci. 2006. Vol. 26, № 19. P. 5180-9.

100. Tu H., Nelson O., Bezprozvanny A., Wang Z., Lee S.-F., Hao Y.-H., Serneels L., De Strooper B., Yu G., Bezprozvanny I. Presenilins Form ER Ca(2+) Leak Channels, a Function Disrupted by Familial Alzheimer's Disease-Linked Mutations // Cell. 2006. Vol. 126, № 5. P. 981-993.

101. Nelson O., Tu H., Lei T., Bentahir M., de Strooper B., Bezprozvanny I. Familial Alzheimer disease-linked mutations specifically disrupt Ca(2+) leak function of presenilin 1 // Journal of Clinical Investigation. 2007. Vol. 117, № 5. P. 1230-1239.

102. Briggs C. A., Chakroborty S., Stutzmann G. E. Emerging pathways driving early synaptic pathology in Alzheimer's disease // Biochem Biophys Res Commun. 2017. Vol. 483, № 4. P. 988-997.

103. Cai C., Lin P., Cheung K. H., Li N., Levchook C., Pan Z., Ferrante C., Boulianne G. L., Foskett J. K., Danielpour D., Ma J. The presenilin-2 loop peptide perturbs intracellular Ca2+ homeostasis and accelerates apoptosis // J Biol Chem. 2006. Vol. 281, № 24. P. 16649-55.

104. Cheung K. H., Shineman D., Muller M., Cardenas C., Mei L., Yang J., Tomita T., Iwatsubo T., Lee V. M., Foskett J. K. Mechanism of Ca2+ disruption in Alzheimer's disease by presenilin regulation of InsP(3) receptor channel gating // Neuron. 2008. Vol. 58, № 6. P. 871-83.

105. Cheung K. H., Mei L., Mak D. O., Hayashi I., Iwatsubo T., Kang D. E., Foskett J. K. Gain-of-function enhancement of IP3 receptor modal gating by familial Alzheimer's disease-linked presenilin mutants in human cells and mouse neurons // Science signaling. 2010. Vol. 3, № 114. P. 22.

106. Leissring M. A., Akbari Y., Fanger C. M., Cahalan M. D., Mattson M. P., LaFerla F. M. Capacitative calcium entry deficits and elevated luminal calcium content in mutant presenilin-1 knockin mice // J Cell Biol. 2000. Vol. 149, № 4. P. 793-8.

107. Yoo A. S., Cheng I., Chung S., Grenfell T. Z., Lee H., Pack-Chung E., Handler M., Shen J., Xia W., Tesco G., Saunders A. J., Ding K., Frosch M. P., Tanzi R. E., Kim T. W. Presenilin-mediated modulation of capacitative calcium entry // Neuron. 2000. Vol. 27, № 3. P. 561-72.

108. Chan S. L., Mayne M., Holden C. P., Geiger J. D., Mattson M. P. Presenilin-1 mutations increase levels of ryanodine receptors and calcium release in PC12 cells and cortical neurons // J Biol Chem. 2000. Vol. 275, № 24. P. 18195-200.

109. Rybalchenko V., Hwang S. Y., Rybalchenko N., Koulen P. The cytosolic N-terminus of presenilin-1 potentiates mouse ryanodine receptor single channel activity // Int J Biochem Cell Biol. 2008. Vol. 40, № 1. P. 84-97.

110. Hayrapetyan V., Rybalchenko V., Rybalchenko N., Koulen P. The N-terminus of presenilin-2 increases single channel activity of brain ryanodine receptors through direct protein-protein interaction // Cell Calcium. 2008. Vol. 44, № 5. P. 507-18.

111. Green K. N., Demuro A., Akbari Y., Hitt B. D., Smith I. F., Parker I., LaFerla F. M. SERCA pump activity is physiologically regulated by presenilin and regulates amyloid beta production // J Cell Biol. 2008. Vol. 181, № 7. P. 1107-16.

112. Nelson O., Supnet C., Tolia A., Horré K., De Strooper B., Bezprozvanny I. Mutagenesis Mapping of the Presenilin 1 Calcium Leak Conductance Pore // The Journal of Biological Chemistry. 2011. Vol. 286, № 25. P. 22339-22347.

113. Zhang H., Sun S., Herreman A., De Strooper B., Bezprozvanny I. Role of presenilins in neuronal calcium homeostasis // The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 2010. Vol. 30, №№ 25. P. 8566-8580.

114. Shilling D., Mak D. O., Kang D. E., Foskett J. K. Lack of evidence for presenilins as endoplasmic reticulum Ca2+ leak channels // J Biol Chem. 2012. Vol. 287. P. 10933-10944.

115. Bandara S., Malmersjo S., Meyer T. Regulators of Calcium Homeostasis Identified by Inference of Kinetic Model Parameters from Live Single Cells Perturbed by siRNA // Science signaling. 2013. Vol. 6, № 283. P. 56.

116. Theobald D. L. Presenilin adopts the ClC channel fold // Protein Sci. 2016. Vol. 25, № 7. P. 1363-5.

117. Li X., Dang S., Yan C., Gong X., Wang J., Shi Y. Structure of a presenilin family intramembrane aspartate protease // Nature. 2013. Vol. 493, № 7430. P. 56 -61.

118. Tong B. C., Lee C. S., Cheng W. H., Lai K. O., Foskett J. K., Cheung K. H. Familial Alzheimer's disease-associated presenilin 1 mutants promote gamma-secretase cleavage of STIM1 to impair store-operated Ca2+ entry // Science signaling. 2016. Vol. 9, № 444. P. 89.

119. Popugaeva E., Pchitskaya E., Bezprozvanny I. Dysregulation of neuronal calcium homeostasis in Alzheimer's disease - A therapeutic opportunity? // Biochem Biophys Res Commun. 2017. Vol. 483, № 4. P. 998-1004.

120. Arispe N., Rojas E., Pollard H. B. Alzheimer disease amyloid beta protein forms calcium channels in bilayer membranes: blockade by tromethamine and aluminum // Proc Natl Acad Sci U S A. 1993. Vol. 90, № 2. P. 567-71.

121. Arispe N., Diaz J. C., Simakova O. Abeta ion channels. Prospects for treating Alzheimer's disease with Abeta channel blockers // Biochim Biophys Acta. 2007. Vol. 1768, № 8. P. 1952-65.

122. Ueda K., Shinohara S., Yagami T., Asakura K., Kawasaki K. Amyloid beta protein potentiates Ca2+ influx through L-type voltage-sensitive Ca2+ channels: a possible involvement of free radicals // J Neurochem. 1997. Vol. 68, № 1. P. 265 -71.

123. Nimmrich V., Grimm C., Draguhn A., Barghorn S., Lehmann A., Schoemaker H., Hillen H., Gross G., Ebert U., Bruehl C. Amyloid beta oligomers (A beta(1-42) globulomer) suppress spontaneous synaptic activity by inhibition of P/Q-type calcium currents // J Neurosci. 2008. Vol. 28, № 4. P. 788-97.

124. Hardingham G. E., Bading H. Synaptic versus extrasynaptic NMDA receptor signalling: implications for neurodegenerative disorders // Nature reviews. Neuroscience. 2010. Vol. 11, № 10. P. 682-696.

125. Foster T. C., Kyritsopoulos C., Kumar A. Central role for NMDA receptors in redox mediated impairment of synaptic function during aging and Alzheimer's disease // Behav Brain Res. 2017. Vol. 322, № Pt B. P. 223-232.

126. Mota S. I., Ferreira I. L., Rego A. C. Dysfunctional synapse in Alzheimer's disease - A focus on NMDA receptors // Neuropharmacology. 2014. Vol. 76 Pt A. P. 16-26.

127. De Felice F. G., Velasco P. T., Lambert M. P., Viola K., Fernandez S. J., Ferreira S. T., Klein W. L. Abeta oligomers induce neuronal oxidative stress through an N-methyl-D-aspartate receptor-dependent mechanism that is blocked by the Alzheimer drug memantine // J Biol Chem. 2007. Vol. 282, № 15. P. 11590-601.

128. Lacor P. N., Buniel M. C., Furlow P. W., Clemente A. S., Velasco P. T., Wood M., Viola K. L., Klein W. L. Abeta oligomer-induced aberrations in synapse composition, shape, and density provide a molecular basis for loss of connectivity in Alzheimer's disease // J Neurosci. 2007. Vol. 27, № 4. P. 796-807.

129. Texido L., Martin-Satue M., Alberdi E., Solsona C., Matute C. Amyloid beta peptide oligomers directly activate NMDA receptors // Cell Calcium. 2011. Vol. 49, № 3. P. 184-90.

130. Sinnen B. L., Bowen A. B., Gibson E. S., Kennedy M. J. Local and Use-Dependent Effects of beta-Amyloid Oligomers on NMDA Receptor Function

Revealed by Optical Quantal Analysis // J Neurosci. 2016. Vol. 36, № 45. P. 11532 -11543.

131. Zhang Y., Li P., Feng J., Wu M. Dysfunction of NMDA receptors in Alzheimer's disease // Neurological Sciences. 2016. Vol. 37. P. 1039-1047.

132. Parameshwaran K., Dhanasekaran M., Suppiramaniam V. Amyloid beta peptides and glutamatergic synaptic dysregulation // Exp Neurol. 2008. Vol. 210, № 1. P. 7-13.

133. Ferreira I. L., Bajouco L. M., Mota S. I., Auberson Y. P., Oliveira C. R., Rego A. C. Amyloid beta peptide 1 -42 disturbs intracellular calcium homeostasis through activation of GluN2B-containing N-methyl-d-aspartate receptors in cortical cultures // Cell Calcium. 2012. Vol. 51, № 2. P. 95-106.

134. Snyder E. M., Nong Y., Almeida C. G., Paul S., Moran T., Choi E. Y., Nairn A. C., Salter M. W., Lombroso P. J., Gouras G. K., Greengard P. Regulation of NMDA receptor trafficking by amyloid-[beta] // Nat Neurosci. 2005. Vol. 8, № 8. P. 1051-1058.

135. Jacob C. P., Koutsilieri E., Bartl J., Neuen-Jacob E., Arzberger T., Zander N., Ravid R., Roggendorf W., Riederer P., Grunblatt E. Alterations in expression of glutamatergic transporters and receptors in sporadic Alzheimer's disease // J Alzheimers Dis. 2007. Vol. 11, № 1. P. 97-116.

136. Koh I. Y. Y., Lindquist W. B., Zito K., Nimchinsky E. A., Svoboda K. An Image Analysis Algorithm for Dendritic Spines // Neural Computation. 2002. Vol. 14, № 6. P. 1283-1310.

137. Harris K. M., Jensen F. E., Tsao B. Three-dimensional structure of dendritic spines and synapses in rat hippocampus (CA1) at postnatal day 15 and adult ages: implications for the maturation of synaptic physiology and long-term potentiation // J Neurosci. 1992. Vol. 12, № 7. P. 2685-705.

138. Rodriguez A., Ehlenberger D. B., Dickstein D. L., Hof P. R., Wearne S. L. Automated three-dimensional detection and shape classification of dendritic spines from fluorescence microscopy images // PLoS One. 2008. Vol. 3, № 4. P. e1997.

139. Dickstein D. L., Dickstein D. R., Janssen W. G., Hof P. R., Glaser J. R., Rodriguez A., O'Connor N., Angstman P., Tappan S. J. Automatic Dendritic Spine Quantification from Confocal Data with Neurolucida 360 // Curr Protoc Neurosci. 2016. Vol. 77, № 1. P. 1-1.

140. SON J., SONG S., LEE S., CHANG S., KIM M. Morphological change tracking of dendritic spines based on structural features // Journal of Microscopy. 2011. Vol. 241, № 3. P. 261-272.

141. Basu S., Plewczynski D., Saha S., Roszkowska M., Magnowska M., Baczynska E., Wlodarczyk J. 2dSpAn: semiautomated 2-d segmentation, classification and analysis of hippocampal dendritic spine plasticity // Bioinformatics. 2016. Vol. 32, № 16. P. 2490-8.

142. Basu S., Saha P. K., Roszkowska M., Magnowska M., Baczynska E., Das N., Plewczynski D., Wlodarczyk J. Quantitative 3-D morphometric analysis of individual dendritic spines // Scientific Reports. 2018. Vol. 8. P. 3545.

143. Shi P., Huang Y., Hong J. Automated three-dimensional reconstruction and morphological analysis of dendritic spines based on semi-supervised learning // Biomed Opt Express. 2014. Vol. 5, № 5. P. 1541-53.

144. Bokota G., Magnowska M., Kusmierczyk T., Lukasik M., Roszkowska M., Plewczynski D. Computational Approach to Dendritic Spine Taxonomy and Shape Transition Analysis // Frontiers in Computational Neuroscience. 2016. Vol. 10. P. 140.

145. Arellano J. I., Benavides-Piccione R., Defelipe J., Yuste R. Ultrastructure of dendritic spines: correlation between synaptic and spine morphologies // Front Neurosci. 2007. Vol. 1, № 1. P. 131-43.

146. Wallace W., Bear M. F. A Morphological Correlate of Synaptic Scaling in Visual Cortex // The Journal of Neuroscience. 2004. Vol. 24, № 31. P. 6928-6938.

147. Loewenstein Y., Yanover U., Rumpel S. Predicting the Dynamics of Network Connectivity in the Neocortex // The Journal of Neuroscience. 2015. Vol. 35, № 36. P. 12535-12544.

148. Tonnesen J., Katona G., Rozsa B., Nagerl U. V. Spine neck plasticity regulates compartmentalization of synapses // Nat Neurosci. 2014. Vol. 17, № 5. P. 678-85.

149. Cruz-Martín A., Crespo M., Portera-Cailliau C. Delayed Stabilization of Dendritic Spines in Fragile X Mice // The Journal of Neuroscience. 2010. Vol. 30, № 23. P. 7793.

150. Jiang M., Ash R. T., Baker S. A., Suter B., Ferguson A., Park J., Rudy J., Torsky S. P., Chao H.-T., Zoghbi H. Y., Smirnakis S. M. Dendritic Arborization and Spine Dynamics Are Abnormal in the Mouse Model of <em>MECP2</em> Duplication Syndrome // The Journal of Neuroscience. 2013. Vol. 33, № 50. P. 19518-19533.

151. Konur S., Rabinowitz D., Fenstermaker V. L., Yuste R. Systematic regulation of spine sizes and densities in pyramidal neurons // J Neurobiol. 2003. Vol. 56, № 2. P. 95-112.

152. Smith D. L., Pozueta J., Gong B., Arancio O., Shelanski M. Reversal of long-term dendritic spine alterations in Alzheimer disease models // Proceedings of the National Academy of Sciences. 2009. Vol. 106, № 39. P. 16877-16882.

153. Oda A., Yamagata K., Nakagomi S., Uejima H., Wiriyasermkul P., Ohgaki R., Nagamori S., Kanai Y., Tanaka H. Nicotine induces dendritic spine remodeling in cultured hippocampal neurons // Journal of Neurochemistry. 2014. Vol. 128, № 2. P. 246-255.

154. Jiang M., Chen G. High Ca2+-phosphate transfection efficiency in low-density neuronal cultures // Nat Protoc. 2006. Vol. 1, № 2. P. 695-700.

155. Palmer A. E., Qin Y., Park J. G., McCombs J. E. Design and application of genetically encoded biosensors // Trends Biotechnol. 2011. Vol. 29, №2 3. P. 144-52.

156. Sage D., Donati L., Soulez F., Fortun D., Schmit G., Seitz A., Guiet R., Vonesch C., Unser M. DeconvolutionLab2: An open-source software for deconvolution microscopy // Methods. 2017. Vol. 115. P. 28-41.

157. Grigoriev I., Gouveia S. M., van der Vaart B., Demmers J., Smyth J. T., Honnappa S., Splinter D., Steinmetz M. O., Putney J. W., Jr., Hoogenraad C. C., Akhmanova A. STIM1 is a MT-plus-end-tracking protein involved in remodeling of the ER // Curr Biol. 2008. Vol. 18, № 3. P. 177-82.

158. Cole R. W., Jinadasa T., Brown C. M. Measuring and interpreting point spread functions to determine confocal microscope resolution and ensure quality control // Nature Protocols. 2011. Vol. 6, № 12. P. 1929-1941.

159. Basu S., Lamprecht R. The Role of Actin Cytoskeleton in Dendritic Spines in the Maintenance of Long-Term Memory // Frontiers in molecular neuroscience. 2018. Vol. 11. P. 143-143.

160. Laasmaa M., Vendelin M., Peterson P. Application of regularized Richardson-Lucy algorithm for deconvolution of confocal microscopy images // Journal of microscopy. 2011. Vol. 243, № 2. P. 124-140.

161. Dey N., Blanc-Feraud L., Zimmer C., Roux P., Kam Z., Olivo-Marin J. C., Zerubia J. Richardson-Lucy algorithm with total variation regularization for 3D confocal microscope deconvolution // Microsc Res Tech. 2006. Vol. 69, № 4. P. 260-6.

162. Li C. H., Tam P. K. S. An iterative algorithm for minimum cross entropy thresholding // Pattern Recognition Letters. 1998. Vol. 19, № 8. P. 771-776.

163. Dey N., Dutta S., Dey G., Chakraborty S., Ray R., Roy P. Adaptive thresholding: A comparative study // International Conference on Control, Instrumentation, Communication and Computational Technologies (ICCICCT) (Kanyakumari, India, 10 - 11 July 2014). IEEE Xplore, 2014. P. 1182-1186.

164. Wang Z., Simoncelli E., Bovik A. Multiscale structural similarity for image quality assessment // The Thrity-Seventh Asilomar Conference on Signals, Systems & Computers (Pacific Grove, CA, USA, 9 - 12 November 2003). IEEE Xplore, 2004. Vol. 2. P. 1398-1402.

165. Kharazia V. N., Weinberg R. J. Immunogold localization of AMPA and NMDA receptors in somatic sensory cortex of albino rat // J Comp Neurol. 1999. Vol. 412, № 2. P. 292-302.

166. Takumi Y., Ramirez-Leon V., Laake P., Rinvik E., Ottersen O. P. Different modes of expression of AMPA and NMDA receptors in hippocampal synapses // Nat Neurosci. 1999. Vol. 2, № 7. P. 618-24.

167. Ganeshina O., Berry R. W., Petralia R. S., Nicholson D. A., Geinisman Y. Differences in the expression of AMPA and NMDA receptors between axospinous perforated and nonperforated synapses are related to the configuration and size of postsynaptic densities // J Comp Neurol. 2004. Vol. 468, № 1. P. 86-95.

168. Yuste R., Bonhoeffer T. Morphological changes in dendritic spines associated with long-term synaptic plasticity // Annu Rev Neurosci. 2001. Vol. 24. P. 1071-89.

169. Holtmaat A., Svoboda K. Experience-dependent structural synaptic plasticity in the mammalian brain // Nat Rev Neurosci. 2009. Vol. 10, № 9. P. 647-58.

170. Pozo-Guisado E., Martin-Romero F. J. The regulation of STIM1 by phosphorylation // Communicative & Integrative Biology. 2013. Vol. 6, № 6. P. e26283.

171. Wagner W., Brenowitz S. D., Hammer J. A. Myosin-Va Transports the Endoplasmic Reticulum into the Dendritic Spines of Purkinje Neurons // Nature cell biology. 2011. Vol. 13, № 1. P. 40-48.

172. Esteves da Silva M., Adrian M., Schatzle P., Lipka J., Watanabe T., Cho S., Futai K., Wierenga C. J., Kapitein L. C., Hoogenraad C. C. Positioning of AMPA Receptor-Containing Endosomes Regulates Synapse Architecture // Cell Rep. 2015. Vol. 13, № 5. P. 933-43.

173. Dubey J., Ratnakaran N., Koushika S. P. Neurodegeneration and microtubule dynamics: death by a thousand cuts // Front Cell Neurosci. 2015. Vol. 9. P. 343.

174. Spires-Jones T. L., Stoothoff W. H., de Calignon A., Jones P. B., Hyman B. T. Tau pathophysiology in neurodegeneration: a tangled issue // Trends Neurosci. 2009. Vol. 32, № 3. P. 150-9.

175. Lou K., Yao Y., Hoye A. T., James M. J., Cornec A. S., Hyde E., Gay B., Lee V. M., Trojanowski J. Q., Smith A. B., 3rd, Brunden K. R., Ballatore C. Brain-penetrant, orally bioavailable microtubule-stabilizing small molecules are potential candidate therapeutics for Alzheimer's disease and related tauopathies // J Med Chem. 2014. Vol. 57, № 14. P. 6116-27.

176. Golovyashkina N., Penazzi L., Ballatore C., Smith A. B., 3rd, Bakota L., Brandt R. Region-specific dendritic simplification induced by Abeta, mediated by tau via

dysregulation of microtubule dynamics: a mechanistic distinct event from other neurodegenerative processes // Mol Neurodegener. 2015. Vol. 10. P. 60.

177. Kovalevich J., Cornec A.-S., Yao Y., James M., Crowe A., Lee V. M. Y., Trojanowski J. Q., Smith A. B., Ballatore C., Brunden K. R. Characterization of Brain-Penetrant Pyrimidine-Containing Molecules with Differential Microtubule-Stabilizing Activities Developed as Potential Therapeutic Agents for Alzheimer's Disease and Related Tauopathies // The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2016. Vol. 357, № 2. P. 432-450.

178. Makani V., Zhang B., Han H., Yao Y., Lassalas P., Lou K., Paterson I., Lee V. M., Trojanowski J. Q., Ballatore C., Smith A. B., 3rd, Brunden K. R. Evaluation of the brain-penetrant microtubule-stabilizing agent, dictyostatin, in the PS19 tau transgenic mouse model of tauopathy // Acta Neuropathol Commun. 2016. Vol. 4, № 1. P. 106.