La plasticidad neuronal depende del viaje de este largo ARN no codificante desde el núcleo hasta la sinapsis
La activación sináptica promueve una cascada de señalización que da como resultado la expresión de ARN largo no codificante, ADEPTR. Se transporta rápidamente a lo largo de las dendritas a las sinapsis, donde actúa sobre las proteínas involucradas en la remodelación. Crédito: Jenna Wingfield y Yibo Zhao del laboratorio Puthanveettil en Scripps Research en Júpiter, Florida.
Crear recuerdos implica más que ver amigos o tomar fotos. El cerebro se adapta constantemente a nueva información y almacena recuerdos mediante la creación de conexiones entre las neuronas, llamadas sinapsis. La forma en que las neuronas hacen esto: estirar dendritas con forma de brazos para comunicarse con otras neuronas requiere un ballet de genes, moléculas de señalización, andamiaje celular y maquinaria de construcción de proteínas.
Un nuevo estudio de científicos de Scripps Research y el Instituto de Neurociencia Max Planck de Florida encuentra un papel central para una molécula de señalización, un ARN largo no codificante que los científicos denominaron ADEPTR.
Usando una variedad de tecnologías, incluida la microscopía confocal y de dos fotones, rastrean los movimientos de ADEPTR, observando cómo se forma, viaja, se acumula en la sinapsis y activa otras proteínas tras la estimulación de una neurona.
Su viaje a los confines de un La célula cerebral es posible gracias a un portador celular que camina de puntillas a lo largo del andamiaje de microtúbulos de una dendrita. Llamado motor de cinesina, deposita ADEPTR cerca de la unión sináptica, donde activa otras proteínas.
El equipo también descubrió que si se silencia ADEPTR, no se forman nuevas sinapsis durante la estimulación.
El estudio, «La orientación sináptica regulada por actividad de lncRNA ADEPTR media la plasticidad estructural mediante la localización de Sptn1 y AnkB en las dendritas», se publica en línea el 16 de abril en la revista Science Advances.
A menudo se han descrito ARN no codificantes largos como «materia oscura genómica», porque su papel en las células aún no se ha caracterizado por completo, especialmente en las neuronas, dice el autor principal del estudio, el neurocientífico de Scripps Research Sathyanarayanan Puthanveettil, Ph.D. El equipo de Puthanveettil está descubriendo que desempeñan un papel de señalización en la plasticidad neuronal, cómo las neuronas se adaptan y cambian con la experiencia.
«Aquí informamos la orientación dendrítica dependiente de la actividad de un ARN no codificante largo recién transcrito para modular la función de sinapsis, y describimos sus mecanismos subyacentes», dice Puthanveettil. «Estos estudios aportan conocimientos novedosos sobre las funciones de los ARN largos no codificantes en la sinapsis».
El primer autor es Eddie Grinman, un estudiante graduado en el laboratorio de Puthanveettil.
Un ARN largo no codificante es un tipo de ARN que supera los 200 nucleótidos y no se traduce en proteína. Hay miles de estos largos ARN no codificantes en nuestras células, pero en la mayoría de los casos, aún no se conoce su función. Lo que se sabe es que, por lo general, tienden a permanecer dentro del núcleo celular. Algunos regulan la transcripción de genes.
«Fue sorprendente ver un ARN largo no codificante moverse del núcleo a la sinapsis con tanta rapidez y fuerza», dice Grinman.
El hipocampo es el parte del cerebro donde residen el aprendizaje, la memoria y las emociones. Trabajando en neuronas del hipocampo de ratones, el equipo estimuló las neuronas con activadores farmacológicos de señalización relacionada con el aprendizaje. Descubrieron a través de técnicas de imágenes moleculares y de alta resolución que el ARN no codificante largo de ADEPTR se expresó y transportó rápidamente a los brazos externos de la célula. Allí, las moléculas de ADEPTR interactúan con proteínas que juegan un papel en la organización estructural de las sinapsis, proteínas llamadas espectrina 1 y anquirina B.
Descubrieron que ADEPTR se regulaba a la baja si se exponía a un neurotransmisor inhibitorio, GABA.
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«Estos hallazgos agregan otra capa de complejidad en la modulación y plasticidad de las sinapsis», dice Puthanveettil. «El ARN no codificante largo localizado sinápticamente es un importante regulador de la función neuronal adaptativa».
En el futuro, el equipo tiene la intención de continuar caracterizando cómo la estimulación afecta la plasticidad neuronal. Además, los autores esperan aprender más sobre el papel de ADEPTR in vivo.
«Sería interesante saber qué papel juega ADEPTR en la formación de nuevos recuerdos en los organismos vivos», dice Grinman.
El trabajo está revelando uno de los procesos más fundamentales del aprendizaje y la memoria, la adaptación a la información y las circunstancias cambiantes.
«La plasticidad neuronal es lo que nos permite aprender, responder a los estímulos y establecer largas recuerdos a largo plazo», dice Puthanveettil. «Todavía hay mucho que aprender sobre la magnífica complejidad de este proceso biológico fundamental».
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El ARN no codificante largo recientemente descubierto desempeña un papel fundamental en el crecimiento y la señalización del cerebro. Más información: Eddie Grinman et al. Sptn1 y AnkB en dendritas, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abf0605 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por The Scripps Research Institute Cita: La plasticidad neuronal depende del largo viaje de este ARN no codificante desde el núcleo hasta synapse (2021, 16 de abril) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-04-neural-plasticity-noncoding-rna-journey.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.