Los investigadores de VIB y KU Leuven han descubierto una nueva interacción molecular que gobierna la formación de conexiones funcionales específicas entre dos tipos de neuronas. Da una pista importante sobre cómo las interacciones únicas dan forma a redes neuronales organizadas con precisión en el cerebro.
Las neuronas piramidales llevan el nombre de su cuerpo celular, que tiene la forma de una pirámide con múltiples protuberancias largas. Al igual que los árboles grandes, estas protuberancias se extienden a través de múltiples capas de tejido cerebral donde se conectan con neuronas vecinas y más distantes.
Un árbol con muchas ramas
"Las neuronas piramidales son células muy complejas", explica el profesor Joris de Wit, quien dirige el laboratorio de Biología de Sinapsis en VIB y KU Leuven. "Reciben señales a través de muchas conexiones neuronales diferentes, o sinapsis, y esto les permite procesarvarios tipos de información "
Esta organización precisa de la conectividad es esencial para la función cerebral normal, pero los mecanismos que la organizan no se comprenden bien. "Nuestra investigación se trata de descubrir cómo se regula esta arquitectura sináptica en el cerebro", dice de Wit.
En un nuevo estudio publicado en neurona , su equipo identifica una nueva interacción de proteínas que media la formación de un tipo muy específico de sinapsis, a saber, entre las llamadas fibras cubiertas de musgo y las neuronas piramidales ubicadas en una región específica del hipocampo, el área del cerebro central para el aprendizaje y la memoria.
Una interacción recién descubierta
Todo comenzó con una pista en hallazgos anteriores del grupo de investigación. "Sabíamos que las proteínas llamadas glípica son muy importantes para el desarrollo sináptico", dice Giuseppe Condomitti, miembro del equipo de De Wit y primer autor del estudio. "En nuestroEn los experimentos, observamos que el glipicano 4 estaba presente en grandes cantidades en las fibras cubiertas de musgo, pero también sabíamos que su compañero de unión previamente identificado no estaba presente en las neuronas piramidales. Por lo tanto, tenía que estar sucediendo algo más aquí en esta sinapsis ".
Su curiosidad llevó a los científicos a identificar una nueva interacción entre glypican 4, una proteína que se ha relacionado con los trastornos del espectro autista y la discapacidad intelectual, y GPR158, un receptor que se encuentra exclusivamente en la parte del árbol de la neurona piramidal que recibe conexionesde las fibras cubiertas de musgo.
"La especificidad del receptor GPR158 para esta sinapsis en particular fue muy sorprendente para nosotros. Incluso si sobreexpresamos el receptor en las neuronas piramidales, todavía lo encontramos solo en las sinapsis de fibra musgosa", dice de Wit. Cuando los investigadores eliminaron GPR158,la estructura y función de las sinapsis de fibra musgosa se vio dramáticamente deteriorada. "Pero otras conexiones en las neuronas piramidales eran completamente normales", agrega Condomitti, "mostrando nuevamente que GPR158 controla específicamente las sinapsis de fibra musgosa".
En colaboración con investigadores del Instituto de Investigación Scripps en los EE. UU., Publicado el mismo día en Cell Reports, de Wit y Condomitti ayudaron a demostrar que un mecanismo similar también controla la conectividad en la retina, lo que sugiere que la interacción que descubrieron da forma a la conectividaden diferentes partes del cerebro.
Punta del iceberg
Los avances tecnológicos han permitido a los neurocientíficos estudiar el cerebro a un nivel cada vez más detallado, y la revolución unicelular está a toda velocidad. Estos nuevos hallazgos de investigación lo llevan un paso más allá, desentrañando características biológicas únicas en la resolución de conexiones específicas.
"Es fascinante ver cómo las interacciones moleculares únicas dan forma a diferentes conexiones en el cerebro", continúa De Wit. "Creo que lo que hemos visto hasta ahora es solo la punta del iceberg en términos de diversidad molecular del cerebroconexiones. Todavía no tenemos idea de qué mecanismos pueden dar forma a las otras conexiones en las neuronas piramidales. Comprender la huella molecular de todas las conexiones en una región del cerebro como el hipocampo será un gran desafío en los próximos años ".
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Materiales proporcionado por VIB Flanders Institute for Biotechnology . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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