El cerebro consiste en una gran colección de neuronas interconectadas. La forma en que los patrones complejos de las células neuronales se convierten en circuitos funcionales durante el desarrollo ha fascinado a los investigadores durante décadas. Un equipo de científicos de VIB y KU Leuven ha descubierto un nuevo mecanismo de señalización en las moscas de la frutaque especifica la formación de circuitos neuronales en el cerebro.
Alrededor de 100 mil millones de neuronas forman una red compleja e interconectada en nuestro cerebro, lo que nos permite generar patrones y acciones de pensamiento complejos. Las neuronas vienen en todos los tamaños y formas, pero en su mayoría tienen protuberancias largas que se conectan a las células vecinas a través de la transmisión especializada de informaciónestructuras llamadas sinapsis.
La forma en que esta intrincada red toma forma durante el desarrollo temprano cautiva a muchos neurocientíficos, incluido el Prof. Dietmar Schmucker VIB-KU Leuven, quien ha desarrollado una carrera estudiando el cableado neuronal "."Los axones y las dendritas, y la correcta formación de sinapsis en ubicaciones precisas a lo largo de estas ramas", dice. "Especificar la formación de sinapsis determina dónde y cuántas conexiones potenciales se" permite "que se forme una célula neuronal. Por lo tanto, controlando los números de sinapsis en cada neuronalla rama es esencial para la correcta formación de complejos circuitos cerebrales ".
Un nuevo jugador
El equipo de Schmucker recurrió al cerebro de la mosca en desarrollo para estudiar qué jugadores moleculares controlan la formación de sinapsis en compartimentos subcelulares específicos. Usando un enfoque genético unicelular, los investigadores pudieron etiquetar y manipular protuberancias neuronales individuales en el sistema nervioso de la mosca de la fruta, unorganismo modelo popular para neurocientíficos.
"Encontramos diferencias en la ramificación neuronal y en los números de sinapsis en protuberancias individuales de neuronas del mismo tipo", explica Olivier Urwyler, un postdoc en el laboratorio, que desarrolló este nuevo sistema experimental. Urwyler, ahora líder de grupo en la Universidad de Zurich,descubrió que una fosfatasa llamada Prl-1 fue decisiva para especificar dónde formar la mayor densidad de conexiones sinápticas en una neurona dada.
En las moscas de la fruta, la pérdida de Prl-1 condujo a defectos en la formación de conexiones neuronales en varios circuitos diferentes, lo que sugiere que esta proteína fosfatasa es de importancia general en la formación de circuitos. El equipo también identificó a través de qué vía de señalización ejerce Prl-1su función.
"Sorprendentemente, resulta ser una de las vías de señalización de acción más ubicua, la vía del receptor de insulina / Akt / mTor, requerida en muchas respuestas fisiológicas, crecimiento celular y cáncer, dice Urwyler". Restringir la distribución de proteínas subcelulares de Prl-1 a un compartimento pequeño da como resultado esta potente cascada de señalización para impulsar localmente la formación de sinapsis ".
¿De moscas a humanos?
Las moscas que carecen de Prl-1 muestran problemas locomotores severos. Curiosamente, si Prl-1 se sobreexpresa erróneamente y está fuera de control, puede conducir el comportamiento metastásico de las células cancerosas.
Como las fosfatasas Prl-1 se conservan de los invertebrados a los mamíferos, ¿qué podría implicar esto para los humanos? Según Schmucker, su presencia en diferentes regiones del cerebro humano significa que las fosfatasas Prl-1 están preparadas para funcionar de manera similar durante los vertebradosdesarrollo cerebral:
"La restricción compartimentada de Prl-1 podría servir también como un factor de especificidad para controlar la sintonización precisa de las conexiones sinápticas en las neuronas humanas, similar a los efectos que hemos demostrado para el ensamblaje de circuitos neuronales y sinapsis en moscas de la fruta".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por VIB Flanders Institute for Biotechnology . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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