El seguimiento de las proteínas receptoras puede averiguar la cojín molecular de la memoria y el formación
Las neuronas de nuestro sistema nervioso se «comunican» entre sí enviando y recibiendo mensajes químicos llamados neurotransmisores. Esta comunicación es facilitada por proteínas de la membrana celular llamadas receptores, que captan neurotransmisores y los transmiten a través de las células. En un estudio reciente publicado en Comunicaciones de la naturaleza, Los científicos japoneses informan sus hallazgos sobre la dinámica de los receptores, lo que puede permitir la comprensión de la formación de la memoria y los procesos de aprendizaje.
La regulación del movimiento y la ubicación de los receptores dentro de la neurona es importante para la plasticidad sináptica, un proceso importante en el sistema nervioso central. Un tipo específico de receptor de glutamato, conocido como receptor de glutamato de tipo AMPA (AMPAR), experimenta un ciclo constante de «tráfico», que entra y sale de la membrana neuronal. «La regulación precisa de este proceso de ‘tráfico’ está asociada con el aprendizaje, la formación de la memoria y el desarrollo en circuitos neuronales», dice el profesor Shigeki Kiyonaka de la Universidad de Nagoya, Japón, quien dirigió el estudio.
Si bien los métodos de AMPAR para analizar el tráfico están disponibles en abundancia, cada uno tiene sus limitaciones. Los enfoques bioquímicos incluyen «etiquetar» una proteína receptora con biotina (una vitamina B). Sin embargo, esto requiere la purificación de proteínas después del etiquetado, lo que dificulta el análisis cuantitativo. Otro método que implica la producción de proteínas receptoras de «fusión» marcadas con una proteína fluorescente puede interferir con el proceso de tráfico en sí. «En la mayoría de los casos, estos métodos se basan en gran medida en la sobreexpresión de subunidades diana. Sin embargo, la sobreexpresión de una sola subunidad de receptor puede interferir con la localización y / o tráfico de receptores nativos en neuronas», explica el profesor Kiyonaka.
Con este fin, investigadores de la Universidad de Nagoya, la Universidad de Kyoto y la Universidad de Keio desarrollaron un reactivo selectivo para AMPAR (un agente químico que causa reacciones) que les permitió etiquetar AMPAR con sondas químicas en neuronas cultivadas en dos etapas, combinando la afinidad de etiquetado basada en una reacción biocompatible. El nuevo método, como anticipó el profesor Kiyonaka, demostró ser superior a los convencionales: permitió a los científicos analizar el tráfico de receptores durante períodos más cortos y mucho más largos (más de 120 horas) y no requirió pasos de purificación después del etiquetado.
Los análisis del equipo mostraron una concentración tres veces mayor de AMPAR en las sinapsis que en las dendritas y una vida media de 33 horas en las neuronas. Además, los científicos utilizaron esta técnica para etiquetar y analizar el tráfico del receptor de glutamato similar al NMDA (NMDAR) y alcanzaron una vida media de 22 horas en las neuronas. Curiosamente, ambos valores de semivida fueron significativamente más largos que los informados en HEK293T (una línea celular renal). Los investigadores atribuyeron esto a la formación de grandes complejos proteicos del receptor de glutamato y, en el caso de los AMPAR, a una diferencia en los niveles de fosforilación.
El equipo está entusiasmado con las posibles implicaciones de sus hallazgos. «Nuestro método puede contribuir a nuestra comprensión de las funciones fisiológicas y fisiopatológicas del tráfico del receptor de glutamato en las neuronas. Esto, a su vez, puede ayudarnos a comprender el mecanismo molecular que subyace a la formación de la memoria y el proceso de aprendizaje», dice el profesor. Kiyonaka.
El estudio proporciona una mirada más cercana y nos acerca al desciframiento de los procesos de memoria y aprendizaje a nivel molecular.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por Universidad de Nagoya. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.