Investigadores descubren nuevo tipo de comunicación celular en el cerebro
Los científicos de Scripps Research rastrearon proteínas marcadas con biotina (áreas negras de esta imagen de microscopía electrónica) desde las células de la retina (en la imagen) hasta la corteza visual del cerebro. Crédito: Instituto de Investigación Scripps
Los científicos de Scripps Research han descubierto cientos de proteínas que se transportan constantemente por todo el cerebro sano en pequeños sacos rodeados de membranas, lo que revela una nueva forma de comunicación entre las células cerebrales. Los hallazgos, publicados esta semana en la revista Cell Reports, podrían ayudar a los científicos a comprender mejor las enfermedades neurológicas, como el Alzheimer y el autismo.
«Esta es una forma completamente nueva en la que las células del cerebro pueden comunicarse entre sí que nunca antes se había integrado en nuestra forma de pensar sobre la salud y la enfermedad», dice Hollis Cline, Ph.D., profesor de neurociencia Hahn en Investigación Scripps. «Abre muchas vías interesantes de investigación».
Para enviar señales por todo el cerebro, las neuronas normalmente se comunican mediante sustancias químicas llamadas neurotransmisores, que se mueven de una célula a otra adyacente. Las hormonas también circulan por el cerebro, lo que afecta el crecimiento de las células cerebrales y ayuda a forjar nuevas conexiones entre las neuronas.
Anteriormente, los investigadores habían sospechado que una pequeña cantidad de proteínas pueden moverse de forma más independiente por el cerebro en casos aislados. Por ejemplo, los científicos que estudian la enfermedad de Alzheimer descubrieron que la sinucleína y las proteínas tautwo asociadas con la neurodegeneración podrían moverse entre las células del cerebro de los animales afectados por la enfermedad de Alzheimer. Pero no estaban seguros de si esto estaba relacionado con la enfermedad en sí. Otros equipos han proporcionado pruebas de que una proteína que se origina en una célula se puede encontrar más tarde en otra; sin embargo, no pudieron eliminar la posibilidad de que la proteína se desarmara en sus bloques de construcción de aminoácidos y luego se volviera a ensamblar en la célula de destino.
En el nuevo trabajo, Cline y sus colegas usaron un método para marcar proteínas eso aseguró que solo rastrearan las proteínas que permanecen intactas. La etiqueta, una molécula de biotina, no se puede reintegrar en nuevas proteínas si las proteínas se desmontan. El equipo de investigación introdujo la etiqueta en las células ganglionares de la retina en los ojos de las ratas. Once días después, examinaron las células de la corteza visual, un área del cerebro responsable del procesamiento de la visión y físicamente distante de las células ganglionares de la retina.
El equipo de Cline luego aisló cualquier proteína en la corteza visual que estuviera marcada con biotina. Encontraron más de 200 proteínas y colaboraron con el profesor de investigación de Scripps, John Yates III, Ph.D., para identificar cada proteína mediante espectrometría de masas.
«Los métodos anteriores no permitían a los investigadores identificar proteínas específicas que se transportaban u observe el proceso a un nivel ultraestructural», dice Lucio Schiapparelli, primer autor del nuevo artículo y ex científico del personal de Scripps Research ahora en la Universidad de Duke. «Entonces, usar esta nueva combinación de estrategias de etiquetado e identificación de proteínas nos permitió avanzar en la comprensión real de lo que estaba sucediendo con estas proteínas».
Las proteínas identificadas incluyeron muchas con funciones conocidas en el cerebro, incluida la Se observa que la tau y la sinucleína se mueven entre las células en la enfermedad de Alzheimer.
«Esta es una confirmación de que en el cerebro sano, la tau y la sinucleína y su movimiento alrededor del cerebro son normales», dice Cline. «Pero con la enfermedad de Alzheimer es una forma tóxica de la proteína que se transporta entre las neuronas».
Los investigadores también usaron un conjunto diferente de etiquetas de proteínas para mostrar que, en la mayoría de los casos, estas proteínas se transportaban entre células dentro de exosomaspequeños compartimentos rodeados de membrana llenos de proteínas, como maletas llenas de ropa. Este descubrimiento puede ayudar a allanar el camino para otros investigadores que quieran seguir los movimientos de las proteínas en otras áreas del cerebro, así como comparar el transporte interneuronal de proteínas en cerebros sanos y enfermos. Si bien el nuevo trabajo se llevó a cabo en el sistema visual, Cline dice que no hay razón para no pensar que los resultados van más allá.
«Es probable que haya proteínas transportadas en este mecanismo por todo el cerebro». ella dice. «Lo que realmente espero es que esto despierte un nuevo interés en explorar los roles de la comunicación intercelular que no conocíamos hasta ahora».
Explorar más
El descubrimiento del transporte de proteínas puede ayudar a definir nuevas estrategias para el tratamiento de enfermedades oculares Más información: Lucio M. Schiapparelli et al, Proteómica screen revela el transporte de proteínas diversas entre neuronas conectadas en el sistema visual, Cell Reports (2022). DOI: 10.1016/j.celrep.2021.110287 Información de la revista: Cell Reports
Proporcionado por The Scripps Research Institute Cita: Los investigadores descubren un nuevo tipo de comunicación celular en el cerebro (2022, 31 de enero) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2022-01-cellular-brain.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.