Urmărirea proteinelor receptorilor pentru a dezvălui baza moleculară a memoriei și învățării

Imagine microscopică confocală a neuronilor corticali după marcarea în doi pași. Neuronii au fost fixați, permeabilizați și imunoprecipitați cu un anticorp anti-MAP2 pentru imagistica dendritei. Semnalele verzi și roșii indică semnale de fluorescență marcate și respectiv anti-MAP2. Credit: Shigeki Kiyonaka

Oamenii de știință din Japonia utilizează o nouă metodă în două etape de etichetare a proteinelor receptorilor neurotransmițătorilor pentru a urmări în mod eficient localizarea acestora.

Neuronii din sistemul nostru nervos „vorbesc” între ei prin trimiterea și primirea de mesaje chimice numite neurotransmițători. Această comunicare este facilitată de proteinele din membrana celulară numite receptori, care preiau neurotransmițători și îi transmit prin celule. Într – un studiu recent publicat în Comunicarea naturiiOamenii de știință japonezi își raportează concluziile cu privire la dinamica receptorilor, care pot permite înțelegerea formării memoriei și a proceselor de învățare.

Reglarea mișcării receptorului și localizarea în neuron este importantă pentru plasticitatea sinaptică, un proces important în sistemul nervos central. Un tip specific de receptor de glutamat, numit receptor de glutamat de tip AMPA, are un ciclu constant de „trafic”, care este ciclat în și din membrana neuronului. „Reglarea precisă a acestui proces de„ trafic de persoane ”este legată de învățare, formarea memoriei și dezvoltarea în circuitele neuronale”, a spus profesorul Shigeki Kiyonaka de la Universitatea Nagoya, Japonia, care a condus studiul de mai sus.

Deși metodele de analiză a tranzacționării AMPAR sunt disponibile în mod adecvat, fiecare are limitele sale. Metodele biochimice includ „marcarea” unei proteine ​​receptor de biotină (vitamina B). Cu toate acestea, acest lucru necesită purificarea proteinelor după marcare, împiedicând analiza cantitativă. O altă abordare care implică producerea proteinelor receptorului de „fuziune” etichetate cu proteine ​​fluorescente poate interfera cu procesul de tranzacționare în sine. „În majoritatea cazurilor, aceste abordări se bazează în mare măsură pe subunitățile țintă supra-accentuate. Cu toate acestea, supraexprimarea unei singure subunități de receptor poate interfera cu localizarea și / sau traficul de receptori nativi în neuroni ”, a explicat profesorul Kiyonaka.

În acest scop, cercetătorii de la Universitatea Nagoya, Universitatea Kyoto și Universitatea Keio au dezvoltat un reactiv selectiv AMPAR (agent care provoacă reacții chimice) care le-a permis etichetarea AMPAR cu sonde chimice în neuronii cultivați în două etape, combinând afinitatea. etichetare împământată cu reacție biocompatibilă. Noua metodă, așa cum a prezis profesorul Kiyonaka, s-a dovedit a fi superioară celor convenționale: a permis oamenilor de știință să analizeze traficul de receptori atât pe perioade mai scurte, cât și mult mai lungi (peste 120 de ore) și nu a necesitat etape de purificare. .

Analizele echipei au arătat o concentrație de trei ori mai mare de AMPAR în sinapse comparativ cu dendritele, precum și un timp de înjumătățire de 33 de ore în neuroni. În plus, oamenii de știință au folosit această tehnică pentru a eticheta și analiza traficul de receptori de glutamat de tip NMDA (NMDAR) și au un timp de înjumătățire de 22 de ore în neuroni. Interesant, ambele valori ale timpului de înjumătățire au fost semnificativ mai lungi decât cele raportate în HEK293T (linia de celule renale). Cercetătorii le-au atribuit formării unor complexe mari de proteine ​​ale receptorilor de glutamat și – în cazul AMPAR – unei diferențe a nivelurilor de fosforilare.

Echipa este încântată de posibilele implicații ale descoperirilor lor. Abordarea noastra poate contribui la intelegerea noastra a rolurilor fiziologice si fiziopatologice ale traficului receptorilor de glutamat in neuroni. Acest lucru, la rândul nostru, ne poate ajuta să înțelegem mecanismul molecular care stă la baza formării memoriei și procesul de învățare ”, a spus profesorul Kiyonaka.

Studiul analizează mai îndeaproape – și ne aduce un pas mai aproape de – procesele de memorie și învățare la nivel molecular.

Referință: „Etichetarea în doi pași direcționată de ligand pentru a cuantifica traficul receptorilor de neuroni glutamat” de către Kento Ojima, Kazuki Shiraiwa, Kyohei Soga, Tomohiro Doura, Mikiko Takato, Kazuhiro Komatsu, Michisuke Yuzaki, Itaru Hamachi și Shigeki Kiyonaka, 5 februarie 2021, Comunicarea naturii.
DOI: 10.1038 / a41467-021-21082-x

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Inginerii dezvoltă o nouă tehnologie de tratare a apei care ar putea ajuta și exploratorii Marte

Un catalizator care distruge percloratul din apă poate curăța solul marțian. O echipă condusă de ingineri de la Universitatea din California Riverside a dezvoltat un...

Dezechilibrul energetic al Pământului s-a dublat

Faceți clic pe imaginea pentru a anima: Comparația estimărilor anuale suprapuse la intervale de 6 luni ale fluxului anual net de energie în atmosfera...

Modul în care celulele folosesc „pungile pentru gunoi” pentru a-și transporta deșeurile de reciclare

Descoperirile pot avea implicații importante pentru înțelegerea bolilor legate de vârstă. Oamenii de știință de la Sanford Burnham Prebys au obținut o perspectivă mai profundă...

Cercetătorii iau distribuția cheii cuantice din laborator

Dovezile pe teren arată că simpla funcționare a sistemului DCC cu rețeaua de telecomunicații existentă în Italia. Într-un nou studiu, cercetătorii au demonstrat un sistem...

Știința simplificată: ce sunt rețelele cuantice?

din Departamentul Energiei din SUA 17 iunie 2021 Părțile interesate din guvern, laboratoare naționale, universități și industrie s-au alăturat DOE Internet Quantum Project Workshop pentru a...

Newsletter

Subscribe to stay updated.