Cómo sabe el cerebro cuándo sacar la basura
Crédito: CC0 Public Domain
El cerebro tiene su propio servicio de limpieza, un mecanismo sofisticado que limpia los desechos que quedan de la actividad celular. Pero los científicos han tenido dificultades para averiguar exactamente cómo sabe el cerebro cuándo iniciar esta «recolección de basura» celular.
Un equipo de científicos dirigido por Yale ha identificado una proteína que es clave para este proceso, que se conoce como autofagia. Esa proteína, ATG-9, registra la actividad sináptica y señala la necesidad de una mayor autofagia, en la que los desechos neuronales creados por una mayor actividad son absorbidos y degradados, informan el 21 de enero en la revista Neuron.
Mutaciones que afectar el tráfico de ATG-9 en las uniones neuronales, conocidas como sinapsis, puede ayudar a explicar el fracaso de la autofagia para hacer su trabajo durante el aumento de la actividad sináptica, un déficit que se ha relacionado con varias enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Parkinson.
«Las neuronas están frecuentemente activas y sus maquinarias están sujetas a desgaste», dijo Daniel Coln-Ramos, profesor Dorys McConnell Duberg de Neurociencia y Biología Celular en la Escuela de Medicina de Yale y autor principal del artículo.
Cuanto más activas se vuelven estas neuronas, mayor es la necesidad de degradación celular para deshacerse de los componentes celulares dañados. Durante la autofagia, las neuronas crean un orgánulo que es el equivalente celular de una camioneta de basura, que aísla, transporta y luego destruye los componentes celulares dañados. Dónde y cuándo se forma el orgánulo es importante porque la recolección debe programarse y coordinarse. Ha sido un misterio cómo las neuronas coordinan este proceso.
Para el nuevo estudio, la investigación dirigida por Coln-Ramos y la primera autora Sisi Yang, candidata a doctorado en Yale, estaba interesada en la función de la proteína ATG- 9, que habían observado cerca de las sinapsis de las neuronas. Usando enfoques moleculares genéticos, descubrieron que ATG-9 rastrea la actividad neuronal al pasar por un proceso llamado ciclo de vesículas sinápticas, en el que las células secretan neurotransmisores que llevan a cabo funciones cerebrales. Descubrieron que cuando aumenta la actividad sináptica, también lo hace el ciclo de vesículas sinápticas y el tráfico de ATG-9. Esto, a su vez, señala la necesidad del equipo de limpieza de autofagia.
«Creemos que a medida que estas neuronas realizan su función y transmiten información, ATG-9 actúa como una especie de registro de actividad, que cuando aumenta la actividad de las neuronas, ayuda a alertar a las células para que produzcan más autofagia para futuras limpiezas», dijo Yang. «Por lo tanto, ATG-9 actúa como un coordinador de la actividad sináptica y la autofagia».
Los hallazgos también agregan otra pista sobre la patología subyacente de las enfermedades neurodegenerativas que se han relacionado con la función alterada de la autofagia. Por ejemplo, los autores encontraron que varias mutaciones relacionadas con la actividad sináptica, incluida una mutación genética identificada en humanos y relacionada con la enfermedad de Parkinson, afectan el tráfico de ATG-9 en las sinapsis y dificultan la capacidad de las neuronas para aumentar la autofagia cuando aumenta la actividad neuronal.
«Encontramos que tanto en las neuronas de vertebrados como de invertebrados, afectar el tráfico de ATG-9 en la sinapsis afecta la capacidad de las neuronas para inducir la autofagia dependiente de la actividad», dijo Coln-Ramos. «El hecho de que estas mismas lesiones genéticas se hayan asociado con trastornos neurodegenerativos ahora proporciona objetivos para reactivar estos procesos de limpieza, quizás previniendo la disfunción neuronal observada en enfermedades neurodegenerativas».
Los laboratorios de Pietro de Camilli de Yale, el El profesor de neurociencia John Klingenstein y profesor de biología celular, y Jihong Bai del Fred Hutchinson Cancer Center con sede en Seattle también contribuyeron al estudio.
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Estudiando las sinapsis para descubrir nuevos tratamientos para enfermedades cerebrales Más información: Sisi Yang et al, Presynaptic autophagy is coupled to the synaptic vesicle cycle via ATG-9, Neuron (2022) . DOI: 10.1016/j.neuron.2021.12.031 Información del diario: Neuron
Proporcionado por la Universidad de Yale Cita: Cómo sabe el cerebro cuándo sacar la basura ( 2022, 25 de enero) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-brain-trash.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.