El equipo de Bassem Hassan en VIB / KU Leuven ha descubierto un mecanismo previamente desconocido que está altamente conservado entre especies y que regula la neurogénesis a través del control temporal preciso de la actividad de una familia de proteínas esenciales para el desarrollo del cerebro: las proteínas proneurales. Este mecanismo,Una simple modificación química reversible, es crítica para la producción de un número suficiente de neuronas, su diferenciación y el desarrollo del sistema nervioso.
Nuestro sistema nervioso está formado por una asombrosa diversidad de neuronas. Sin embargo, solo se necesita un número muy pequeño de proteínas para generar y determinar la identidad de estos miles de millones de neuronas. Se inicia un número aún menor de proteínas, llamadas proteínas proneurales.y regulan el desarrollo del cerebro y la neurogénesis es decir, la fabricación de neuronas funcionales a partir de células madre neurales. Estas proteínas proneurales son factores de transcripción, lo que significa que controlan la expresión de otras proteínas.
Se expresan de forma muy transitoria durante la neurogénesis temprana. Un aspecto clave de este sistema que queda por dilucidar es la regulación temporal precisa de la actividad de las proteínas proneurales y la forma en que esta regulación contribuye a la diferenciación neural.¿Un pequeño conjunto de proteínas expresadas durante un período de tiempo muy limitado controla la generación de un número tan alto y diverso de neuronas? ¿Cuáles son las causas y los efectos de la expresión transitoria de estas proteínas? Y finalmente, este mecanismo, que permite el desarrollodel sistema nervioso, conservado entre especies?
Estudios previos en Drosophila, o moscas de la fruta, y en ratones han demostrado que la expresión de proteínas proneurales comienza a niveles muy bajos en las células madre neurales, y luego aumenta por autoactivación. Este aumento repentino se detiene muy rápidamente. La actividad de las proneuralesPor lo tanto, las proteínas tienen dos características: amplitud significativa, que se explica fácilmente por la autoactivación, y una duración limitada. ¿Cómo puede una proteína que autoactiva su propia expresión desaparecer en el pico de esa expresión? Los resultados sugieren la existencia de un desconocidomecanismo que anula la autoactivación y sincroniza la amplitud y la duración de la expresión proteica proneural.
Para responder a estas preguntas, el equipo de Bassem Hassan estudió el control y el mecanismo de expresión de la proteína proneural durante el desarrollo retiniano en Drosophila. Las proteínas en cuestión controlan la diferenciación de las neuronas retinianas de las células madre neurales.
Los investigadores descubrieron un mecanismo binario de "todo o nada" que puede inactivar las proteínas proneurales: una modificación química reversible fosforilación en una parte de la proteína que está altamente conservada entre diferentes especies, desde moscas de la fruta hasta ratones y humanos.Es este mecanismo el que permite el establecimiento de una red de neuronas funcionales.
De hecho, la supresión de esta fosforilación altera la actividad de las proteínas proneurales, provocando cambios en la expresión de genes diana, lo que impide el desarrollo normal del cerebro. Estos cambios interfieren con la señalización entre las neuronas y tienen un impacto negativo en su número y diversidad.Curiosamente, la inhibición de este mecanismo de "todo o nada" produce cambios cuantitativos en la expresión de genes diana. El control temporal delicado y preciso de la neurogénesis aparentemente está regulado por el equilibrio entre las cantidades de proteínas proneurales activas e inactivas.
Estos resultados, confirmados en otro modelo experimental, revelan la existencia de un mecanismo altamente conservado entre especies y universal, y que regula la neurogénesis y la generación de un número suficiente y diverso de neuronas durante el desarrollo del cerebro.
Las mutaciones que previenen esta modificación química causan enfermedades que afectan el desarrollo del sistema nervioso. Por lo tanto, la aclaración del mecanismo podría eventualmente permitir el desarrollo de soluciones terapéuticas. Además, a lo largo de sus vidas, los adultos generan nuevas neuronas que ayudan a mantener todas sus capacidades cognitivas.habilidades y juegan un papel clave en la memoria. Comprender el papel de este mecanismo durante la neurogénesis en adultos abriría un camino prometedor en la lucha contra las enfermedades degenerativas.
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Materiales proporcionado por VIB - Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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