Los neurobiólogos identifican las fuerzas estabilizadoras y de ensamblaje ampliamente utilizadas detrás de las sinapsis cerebrales
La imagen muestra la localización y la función de las proteínas PCP en la regulación del número de sinapsis. Vangl2 provoca el desmontaje de la sinapsis y Prickle antagoniza a Vangl2 y promueve la estabilidad de la sinapsis. Fzd3: Frizzled3; PK: Picazón. Crédito: Zou lab, UC San Diego
Dentro del cerebro y otras partes del sistema nervioso, las sinapsis son puntos de unión clave entre las neuronas (las células nerviosas) donde se transmiten las señales críticas. Más específicamente, las sinapsis «glutamatérgicas» son las principales uniones sinápticas «excitatorias» que las neuronas usan para activarse entre sí y se sabe que tienen una amplia diversidad en tamaño y forma.
Una pieza que falta desde hace mucho tiempo en el rompecabezas de la sinapsis ha sido una explicación de cómo se ensamblan y mantienen las sinapsis glutamatérgicas, lo que lleva a más preguntas sobre si existe un mecanismo o vía de desarrollo común para la gran cantidad y muchos tipos de sinapsis glutamatérgicas. .
Científicos de la Universidad de California en San Diego han estado ensamblando los mecanismos que parecen tapar esta brecha en el conocimiento neurobiológico.
El erudito posdoctoral Yue Ban, el profesor Yimin Zou y sus colegas proporcionan nueva evidencia prometedora el 6 de octubre en la revista Science Advances de que la «polaridad celular planar» o PCP, una poderosa vía de señalización que polariza sistemáticamente células y tejidos a lo largo del plano de los tejidos, es un mecanismo ampliamente utilizado para la formación y el mantenimiento de un gran número de sinapsis.
«Una de las principales conclusiones de este artículo es que la vía de la polaridad celular plana es responsable de la formación y el mantenimiento de una gran cantidad de sinapsis». mayoría de las sinapsis glutamatérgicas», dijo Zou. «Sobre la base de un estudio anterior en el que mostramos inicialmente la función de los miembros de la vía de señalización PCP en la formación de sinapsis, este nuevo artículo destaca aún más la importancia de esta vía en el control del número de sinapsis tanto en el cerebro en desarrollo como en el maduro».
En el nuevo estudio, el laboratorio de Zou se centró en el papel de un componente clave de la PCP llamado Prickle, que en ratones presenta cuatro miembros de la familia. Después de que Prickle1 y Prickle2 fueran eliminados específicamente en el hipocampo y la corteza prefrontal, los investigadores encontraron una reducción del 70-80% en el número de sinapsis glutamatérgicas. Cuando estos genes se eliminaron en el desarrollo temprano, el 70-80% de las sinapsis no se formaron. Cuando se eliminaron estos genes en la edad adulta, el 70-80 % de las sinapsis desaparecieron.
Para explorar más a fondo cómo Prickle regula el número de sinapsis, el laboratorio de Zou generó ratones que imitan una mutación humana de Prickle2, que se sabe que causar autismo. Estos ratones mostraron una reducción o retraso en la formación de sinapsis y una gran reducción en la cantidad de proteínas clave en las sinapsis, como los receptores de glutamato, que son canales iónicos que detectan el glutamato liberado por las neuronas presinápticas para activar las neuronas postsinápticas. Estos resultados sugieren que algunas de las mutaciones de Prickle2 pueden hacer que la proteína Prickle2 mutante sea menos eficiente para ensamblar sinapsis o reclutar proteínas clave esenciales para la función de las sinapsis. Estas mutaciones brindan avances valiosos para diseccionar aún más los mecanismos de formación y mantenimiento de sinapsis.
También en este estudio, los investigadores descubrieron que Prickle2 promueve la formación de sinapsis y actúa como una fuerza estabilizadora para el complejo proteico clave formado por el Proteínas PCP que unen las dos neuronas en las sinapsis. Una proteína Prickle mutante no fue capaz de estabilizar este complejo proteico.
«Otra conclusión principal de esta investigación es que la estabilidad del complejo intercelular de proteínas PCP, que recientemente hemos encontrado crítico para la formación y mantenimiento de sinapsis , es promovido por Prickle», dijo Zou. «Saber cómo el complejo PCP regula la formación y el mantenimiento de las sinapsis allana el camino para comprender muchos procesos biológicos y patológicos importantes que involucran cambios en el número de sinapsis. Por ejemplo, la función de Prickle puede estar comprendida en condiciones patológicas, lo que puede conducir a la inestabilidad de las sinapsis en enfermedades neurodegenerativas». u otras enfermedades».
«Anteriormente hemos encontrado que otra proteína PCP, llamada Vangl2, desestabiliza las sinapsis», dijo Zou. «Aquí mostramos que Prickle antagoniza a Vangl2 con un mecanismo que todavía estamos tratando de descubrir. Por lo tanto, nuestras sinapsis están constantemente bajo el control de las fuerzas estabilizadoras y desestabilizadoras y esta es parte de la razón por la que nuestro cerebro, o al menos parte de sufre cambios constantes». (Consulte la figura adjunta adaptada de Yue et al, Science Advances, 2021).
Zou y sus colegas ahora creen que este complejo intercelular de proteínas PCP es intrínsecamente asimétrico y proporciona la señal direccional clave para polarizar las uniones célula-célula. . Así es como la señalización de PCP introduce la polaridad celular y tisular. Los investigadores del laboratorio de Zou obtuvieron evidencia de que la asimetría de este complejo que une las dos neuronas puede conducir al ensamblaje asimétrico de complejos presinápticos y postsinápticos a lo largo de la sinapsis y, en última instancia, determina la dirección del flujo de señales neuronales, una característica fundamental de las sinapsis neuronales. .
«Esta es la primera vez que se identifica una vía que controla la dirección de las estructuras sinápticas y la transmisión sináptica», dijo Zou.
Yue Ban, Ting Yu, Bo Feng, Charlotte Lorenz, Xiaojia Wang, Clayton Baker y Yimin Zou son los autores del estudio Science Advances.
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Investigadores descubren mecanismos clave detrás de la degeneración de sinapsis en el cerebro con Alzheimer Más información: Prickle promueve la formación y el mantenimiento de sinapsis glutamatérgicas al estabilizar el complejo de polaridad de células planas intercelulares, Science Advances ( 2021). DOI: 10.1126/sciadv.abh2974 Información de la revista: Science Advances
Proporcionado por la Universidad de California – San Diego Cita: Los neurobiólogos identifican fuerzas estabilizadoras y de ensamblaje ampliamente utilizadas detrás del cerebro synapses (2021, 6 de octubre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-10-neurobiologists-widely-stabilizing-brain-synapses.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.