Los científicos de la Universidad de Duke han vislumbrado por primera vez moléculas que se desplazan a lo largo de una especie de carretera que corre a lo largo de las células madre neurales, que son cruciales para el desarrollo de nuevas neuronas.
Esta nueva visión les ha dado una pista intrigante de que una proteína deficiente en el síndrome del X frágil, un trastorno relacionado con el autismo que causa discapacidad intelectual, es responsable de mover al menos parte de esta carga molecular hacia arriba y hacia abajo de las células madre. Los hallazgosaparecer en línea el 1 de diciembre en Biología actual .
"Las moléculas en movimiento que vimos en estas células madre podrían ser cruciales para su función, incluida su decisión de convertirse en neuronas", dijo la investigadora principal del estudio, Debra Silver, profesora asistente de genética molecular y microbiología en la Facultad de Duke UniversityMedicina. "Estamos entusiasmados con estos nuevos descubrimientos y tenemos muchas más preguntas".
Las células madre neurales están enterradas profundamente en el cerebro y proyectan extensiones largas y delgadas hacia afuera. Los extremos de estas células, llamadas "pies terminales", llegan tan lejos como para llegar a la capa superior del cerebro y evitan que las neuronas suban por estashebras delgadas, para que no migren más.
En comparación con el cuerpo principal de la célula, estos pies terminales distantes viven en un entorno muy diferente del cerebro. Su entorno puede influir en si una célula madre neural genera otra célula madre o se convierte en neurona. Esa determinación afecta a cuántas neuronascerebro puede generar.
Estas células son tan largas que los investigadores pensaron que, al igual que las neuronas, necesitarían enviar parte de su contenido a largas distancias, incluida la molécula de ARN mensajero que se necesita para fabricar proteínas.
Después de trabajar duro con el microscopio, el investigador postdoctoral Louis-Jan Pilaz pudo, por primera vez, ver los ARNm moviéndose hacia abajo del eje de las células madre neurales, cuadro por cuadro.
"Los [ARNm marcados con fluorescencia] se detenían a veces, y luego continuaban, como si tuvieran una intención", dijo Pilaz. "Nadie había visto antes moléculas moviéndose a esta velocidad dentro de las células madre neurales".
Los resultados sugieren que las células madre neurales son vías de transporte molecular, que transportan no solo ARNm, sino también muchos otros tipos de proteínas, dijo Silver.
Cuando el ARNm llega a los pies terminales, otra maquinaria celular lo traduce en proteína. El grupo de Silver pudo demostrar esto definitivamente con una nueva prueba que desarrollaron que les permitió aislar los pies terminales del resto de la célula. Usando etiquetado fluorescente, graduarseLa estudiante Ashley Lennox pudo visualizar nuevas proteínas que se fabricaban dentro de los pies.
"[Hasta ahora], ha habido herramientas realmente limitadas para poder evaluar esto en un tejido intacto, y ahí es donde nuestro estudio proporciona un nuevo modelo", dijo Silver.
El equipo de Silver sabía que el ARNm se enviaba de manera controlada a los pies terminales, en lugar de simplemente difundirse, pero no sabían qué otras moléculas podrían controlar estos pasos. Examinaron un puñado de moléculas que se sabe que influyen en la dinámica del ARN y se sorprendieronpara encontrar que la proteína del síndrome del X frágil llamada FMRP se unió y transportó los ARNm.
Estudios previos de varios grupos han implicado al FMRP en la función de las células madre neurales, pero se sabía muy poco sobre su papel en el desarrollo del cerebro.
El grupo encontró 115 ARNm diferentes a los que se adhirió FMRP: aproximadamente el 30 por ciento de estos están relacionados con enfermedades cerebrales y aproximadamente la mitad de ellos están enriquecidos con autismo. Escogieron uno de estos ARNm y mostraron, utilizando un modelo de ratón de X frágil, ese ARNm necesitaba FMRP para llegar a los pies terminales de las células madre neurales.
"Esto fue realmente emocionante. Vimos claramente el enriquecimiento de un subconjunto de ARN, que pudimos continuar y validar utilizando otros métodos", dijo Silver.
El grupo está realizando más estudios para comprender cómo se controla la producción de proteínas dentro de los pies terminales y si cambia durante el desarrollo. Los científicos también están trabajando para analizar las diferentes funciones de FMRP para medir sus efectos en el desarrollo del cerebro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Original escrito por Kelly Rae Chi. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :