Muchas teorías, pero nadie sabe exactamente por qué dormimos. Una cosa sabemos con certeza: las noches sin dormir no lo ayudarán a pasar el día. Se han realizado muchos estudios que exploran cómo funciona el sueño en el cerebro y cuáles son sus propósitosSin embargo, la sinapsis, el componente fundamental del cerebro que contribuye a la formación de circuitos neuronales, funciona en relación con el sueño, no se ha entendido bien. Un equipo de investigación dirigido por el Director KIM Eunjoon del Centro de Disfunciones Cerebrales Sinápticas dentro del Institutopara Basic Science IBS, Corea del Sur, ha informado hallazgos in vivo de que una molécula de adhesión celular presináptica llamada PTPδ es crucial para el desarrollo de sinapsis en el cerebro en desarrollo. Por lo tanto, la eliminación genética de PTPδ conduce a interrupciones en la estructura, funcional,y composiciones bioquímicas en el cerebro de los ratones afectados, lo que resulta en cambios en los comportamientos innatos, como la actividad hiperlocomotora, aumento de la ansiedad y disminución del sueño.
El cerebro humano contiene miles de millones de neuronas que se comunican entre sí mediante sinapsis. Las señales que una neurona envía a otra a través de la liberación de neurotransmisores en sitios presinápticos son detectadas por receptores neurotransmisores ubicados en sitios postsinápticos de otras neuronas. A su vez, las redes deLas neuronas determinan la expresión de todos los comportamientos y funciones corporales controladas por el cerebro. En el núcleo de todas estas redes integrales para las funciones cerebrales se encuentran las moléculas de adhesión celular sináptica CAM. Las CAM son esenciales para regular el desarrollo de sinapsis al unir lasy los lados postsinápticos. Para garantizar el desarrollo normal de los circuitos neuronales y las funciones cerebrales, es fundamental hacer un emparejamiento apropiado de las CAM pre y postsinápticas, entre muchos tipos diferentes, durante el desarrollo de neuronas jóvenes.
El equipo de investigación se centró en encontrar roles específicos de PTPδ, ya que solo se sospechaba que desempeñaba un papel clave en la formación sináptica. Desarrollaron una versión de PTPδ con etiqueta de molécula fluorescente, cuya expresión en el cerebro permitió una visualización precisa y clarade la ubicación natural de PTPδ a través del cerebro y hasta la posición dentro de la sinapsis con precisión de escala nanométrica. También adoptaron deleciones condicionales de PTPδ para identificar el componente articular clave en la formación sináptica. Crucialmente, el equipo ha demostrado que las interrupciones de PTPδ presinápticola interacción con su compañero de unión postsináptica IL1RAPL1 causa todos los cambios clave en los comportamientos innatos como se muestra en las Figuras 2 y 3.
Se ha demostrado previamente que la interacción trans-sináptica la interacción que se extiende a través de la sinapsis de una neurona a la siguiente depende de una secuencia peptídica corta de seis aminoácidos de largo conocida como meA dentro de la proteína PTPδ.El equipo de investigación utilizó este conocimiento para bloquear específicamente la interacción PTPδ-IL1RAPL1. Cuando se elimina la secuencia clave meA, dejando el resto de PTPδ funcional e intacto, IL1RAPL1 no puede unirse a PTPδ y, por lo tanto, no puede permanecer en el lado postsináptico de una sinapsis.Esto conduce a una disminución significativa en el número de sinapsis en el cerebro, lo que interrumpe los intrincados circuitos neuronales que se forman y determinan la salida del comportamiento como el sueño. También eliminan selectivamente PTPδ en las neuronas excitadoras y confirman la hipótesis de que las interrupciones de la sinapsis al comportamientode hecho estaban localizados en neuronas excitadoras.
El equipo de investigación también mostró que cuando IL1RAPL1 no puede unirse a PTPδ a través de la sinapsis, la composición química de IL1RAPL1 cambia, con un bloqueo casi completo de un proceso llamado fosforilación de tirosina en su secuencia de aminoácidos. Este cambio en lo innatoLa propiedad de IL1RAPL1 se acompaña de la exclusión de IL1RAPL1 de la sinapsis. Debido a que IL1RAPL1 es crucial para la maduración de la sinapsis, esta exclusión conduce a disminuciones estructurales y funcionales de la sinapsis. La interrupción del cerebro a un nivel tan fundamental conduce al aumento deansiedad y disminución en el sueño visto en los ratones mutantes PTPδ.
Se han realizado varios estudios que vincularon las CAM sinápticas con comportamientos anormales del ratón. En particular, este estudio ofrece la primera descripción completa de cómo las CAM se vinculan con el sueño, una función cerebral fundamental. Además, ningún estudio previo ha asociado un par específico deCAM pre y postsinápticas con el sueño o el sueño o conductas relacionadas con el sueño, como la hiperactividad y la ansiedad, ya que las mutaciones en el gen que codifica PTPδ están asociadas con numerosos trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia, el trastorno por déficit de atención con hiperactividad TDAH y las piernas inquietas.Síndrome un tipo de trastorno del sueño con cada uno de estos trastornos que afectan del 1% al 5% de la población general en todo el mundo, este estudio arroja luz sobre cómo los cambios en PTPδ pueden conducir a síntomas que recuerdan los trastornos mencionados anteriormente.
El desarrollo del cerebro durante las etapas embrionarias y postnatales tempranas es crucial para la expresión adecuada del comportamiento y las funciones relacionadas con el cerebro. Este estudio muestra que incluso la interrupción singular de la interacción PTPδ-IL1RAPL1, entre muchos pares posibles de prey las CAM postsinápticas tienen consecuencias que duran toda la vida del organismo, como una reducción permanente del sueño. Dado que el sueño es esencial para la supervivencia, la interrupción de un solo par de unión en la sinapsis puede tener consecuencias de gran alcance.La importancia de este descubrimiento, que aumentará nuestra comprensión de cómo los componentes básicos del cerebro influyen en comportamientos complejos como el sueño.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencias Básicas . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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