Investigadores del Instituto de Ciencias del Cerebro RIKEN en Japón han descubierto un complejo de proteínas que ayuda a dirigir el crecimiento de los axones, las partes de las neuronas que forman nuestros nervios, conectando nuestros sentidos y músculos con el cerebro y la médula espinal. Publicado en Informes de celda , el estudio muestra cómo la proteína miosina-Va actúa como un sensor de calcio que le dice a los nuevos trozos de axón dónde deben ir.
Cuando el sistema nervioso se está desarrollando, las neuronas envían sus axones para establecer conexiones con otras neuronas. Por ejemplo, una neurona en la médula espinal dorsal crece hacia señales atractivas que provienen de la médula espinal ventral y cruzan la línea media.Los axones en crecimiento tienen "conos de crecimiento" que detectan señales atractivas y repulsivas. Si hay una señal atractiva a la izquierda, se insertan nuevas piezas de membrana axonal en el lado izquierdo del cono de crecimiento, lo que hace que el axón crezca hacia la señal atractiva.
Hasta ahora, si bien los científicos sabían que las señales atractivas desencadenan la liberación de iones de calcio del almacenamiento dentro del cono de crecimiento, no sabían cómo eso hace que nuevos pedazos de axón se coloquen en la parte correcta del cono de crecimiento ". Con estosexperimentos ", señala el líder del grupo Hiroyuki Kamiguchi," hemos descubierto que la miosina-Va es el eslabón perdido entre Ca 2+ y entrega de membrana polarizada al cono de crecimiento ".
Su búsqueda del eslabón perdido comenzó con dos receptores para el calcio que se libera del retículo endoplásmico de los conos de crecimiento. Los dos receptores: RyR3 e IP 3 R: cada uno está asociado con un tipo diferente de liberación de calcio desde el retículo endoplásmico y con el crecimiento del axón hacia señales atractivas. Kamiguchi explica: "hipotizamos que en ambos casos, el mismo sensor está detectando calcio, lo que desencadena la exportaciónde vesículas de membrana a un lado del cono de crecimiento "
Para averiguar cuál es el sensor de calcio común, el equipo examinó las estructuras de los dos receptores, buscando regiones coincidentes. Encontraron una región que es muy similar entre los dos receptores. Luego realizaron experimentos para determinar qué proteínas pueden unirseallí, y descubrió que la proteína miosina-Va interactúa con el sitio en ambos receptores.
Para probar si se necesita miosina-Va para el crecimiento del axón a señales atractivas, inyectaron in vitro neuronas con péptidos hechos de la región de unión a miosina-Va. Miosina-Va en todo el cono de crecimiento y luego se unen a estos péptidos en lugar de Ry3 e IP 3 los receptores y los axones en realidad fueron rechazados por señales atractivas.
Luego, el equipo observó cómo la miosina-Va está involucrada en el transporte de las vesículas de membrana al cono de crecimiento. Para ello, marcaron fluorescentemente VAMP2, una molécula que se encuentra en las vesículas, y observaron lo que sucedió cuando se evitó la miosina-Vase unen a los receptores. Descubrieron que la exportación de vesículas aumentó en todas partes, evitando que el crecimiento avance en la dirección correcta.
El grupo luego usó fotólisis focal inducida por láser para probar si los axones podían ser dirigidos a crecer en direcciones particulares sin necesidad de calcio. Crearon versiones inertes "enjauladas" del péptido competitivo, y las inyectaron en las células. Entonces se produjo luz UVbrilló con mucha precisión a un lado del cono de crecimiento, destruyendo las "jaulas" en ese lado y liberando los péptidos. El resultado fue que la miosina-Va se desató solo en un lado del cono de crecimiento, y el axón comenzó a crecer enese lado
Kamiguchi reconoce el poder de esta técnica experimental. "Nuestros péptidos impidieron que los axones cruzaran la línea media de la médula espinal in vivo . A continuación, esperamos utilizar el control mediado por la luz de la dinámica de la membrana para guiar los axones in vivo y también para manipular otras funciones celulares como el crecimiento sináptico "
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Materiales proporcionado por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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