Nuestras habilidades cognitivas se reducen a qué tan bien las conexiones, o sinapsis, entre nuestras células cerebrales transmiten señales. Un nuevo estudio realizado por investigadores del Instituto Picower de Aprendizaje y Memoria del MIT profundiza en los mecanismos moleculares que permiten que la transmisión sináptica muestre los distintospapel de una proteína que, cuando muta, se ha relacionado con causar discapacidad intelectual.
La proteína clave, llamada SAP102, es uno de los cuatro miembros de una familia de proteínas, llamadas PSD-MAGUK, que regulan el transporte y la colocación de receptores clave llamados AMPAR en el extremo receptor de una sinapsis. Pero cómo cada miembro delEl trabajo familiar, por ejemplo, a medida que el cerebro progresa a través del desarrollo hasta la madurez, no se entiende bien. Revista de Neurofisiología muestra que SAP102 y otros miembros de la familia como PSD-95, funcionan de diferentes maneras, una característica cuya evolución puede haber contribuido a la mayor capacidad cognitiva de los mamíferos y otros vertebrados.
"Nuestros resultados muestran que PSD-95 y SAP102 regulan la función AMPAR sináptica de manera diferente", escribieron los investigadores, entre ellos el autor principal Weifeng Xu, profesor asistente en el departamento de Ciencias Cognitivas y Cerebrales del MIT, y la autora principal Mingna Liu, ex postodoc en Xulaboratorio que ahora está en la Universidad de Virginia.
"Este estudio es parte de un esfuerzo continuo en nuestro laboratorio para dilucidar la maquinaria molecular para sintonizar la transmisión sináptica crítica para la cognición", dijo Xu.
Asuntos actuales
Específicamente, los científicos descubrieron que las proteínas afectaban claramente la rapidez con que las corrientes eléctricas perdían fuerza en las células postsinápticas o neuronas.
"Por primera vez mostramos que PSD-95 y SAP102 tienen efectos diferenciales en la cinética de descomposición de las corrientes sinápticas AMPAR", escribieron.
En un conjunto clave de experimentos en ratas en una región del cerebro llamada hipocampo, los investigadores demostraron que si noquear PSD-95 causa una reducción en la frecuencia y amplitud de corriente AMPAR, podrían restaurarlos reemplazando PSD-95 conuna forma diferente, PSD-95alpha, o con SAP102. Hicieron estas manipulaciones usando un virus para hacer el intercambio, una técnica llamada reemplazo molecular que Xu ha desarrollado.
Pero las dos proteínas no son simplemente intercambiables. En comparación con las neuronas de control con PSD-95 normal o con células en las que PSD-95 fue reemplazado por PSD-95 alfa, las células en las que PSD-95 fue reemplazado por SAP102 tenían diferentes "cinéticas de corriente AMPAR", "lo que significa que las corrientes tardaron más en decaer. Esa diferencia de tiempo realizada por SAP102 podría marcar una diferencia importante en cómo operan las sinapsis para afectar la cognición.
"Estos datos mostraron que PSD-95alpha y SAP102 tienen efectos distintos en el tiempo de descomposición de las corrientes sinápticas AMPAR, que potencialmente conducen a una integración sináptica diferencial para el procesamiento de información neuronal", escribieron.
compañero de proteínas
En otro conjunto de experimentos, el equipo demostró que SAP102 depende únicamente de otra proteína llamada CNIH-2. Derribar la proteína por sí solo no afectó las corrientes AMPAR, pero cuando derribaron CNIH-2 en el contexto del reemplazoPSD-95 con PSD-95alpha o SAP102, los investigadores descubrieron que SAP102 ya no podía restaurar las corrientes. Mientras tanto, derribar el CNIH-2 no tuvo ningún efecto en el rescate de PSD-95alpha de las corrientes AMPAR.
"Estos datos mostraron que el efecto de SAP102 pero no el de PSD-95alpha sobre las corrientes sinápticas de AMPAR depende de CNIH-2, lo que sugiere que SAP102 y PSD-95alpha regulan diferentes complejos de AMPAR", escribieron.
En todos los hallazgos se sugiere que la diversidad de la regulación AMPAR conduce a diferencias cognitivamente consecuentes en el tiempo actual en las sinapsis.
"Es probable que la diversidad compleja AMPAR contribuya al perfil temporal de eventos sinápticos importantes para la codificación e integración de información en diferentes tipos de células y sinapsis", escribieron.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Picower en el MIT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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