Un estudio codirigido por Ryuichi Shigemoto, profesor del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria IST Austria, con Alain Marty, profesor de la Université Paris Descartes, revela que un solo sitio de acoplamiento puede usar un solo grupo de canales de calcio yque tanto el número de sitios de acoplamiento como el número de grupos de calcio cambian en paralelo con la edad del cerebro. Esto establece el primer vínculo claro entre la morfología y la función de los sitios de acoplamiento. El estudio fue publicado hoy en PNAS .
En una sinapsis química, la transmisión de señal requiere una secuencia elaborada de eventos. Comienza cuando una señal eléctrica, el potencial de acción, alcanza el terminal sináptico de la neurona presináptica. Esto hace que se abra el canal de calcio dependiente de voltaje. Los iones de calcio fluyen rápidamenteen el terminal presináptico y la concentración de calcio en el terminal presináptico aumenta. Esto permite que las vesículas sinápticas llenas de neurotransmisor se fusionen con la membrana plasmática y liberen los neurotransmisores en la hendidura sináptica. La velocidad es esencial en la transmisión de información. Por lo tanto, antes del potencial de acción inclusollega al terminal presináptico, las vesículas que contienen neurotransmisores se alinean en un estado listo para la fusión en los sitios de acoplamiento en el terminal presináptico. Cuando el potencial de acción alcanza el terminal presináptico, las vesículas pueden fusionarse rápidamente y liberar el neurotransmisor. Funcionalmente, los sitios de acoplamiento limitan elNúmero máximo de vesículas que se pueden liberar en cada bote de acciónential, esto determina la fuerza de la sinapsis.Hasta ahora, un vínculo claro entre el aspecto funcional de los sitios de atraque y su aspecto morfológico como sitios donde el acoplamiento de vesículas no se pudo establecer en el cerebro de los mamíferos.
Shigemoto y sus colegas utilizaron una técnica de microscopía electrónica de alta resolución para observar de cerca el terminal presináptico de una sinapsis particular en el ratón. Descubrieron que la cantidad de sitios de acoplamiento funcionales coincide con la cantidad de grupos de canales de calcio dependientes de voltaje en elterminal presináptica. Además, el número de sitios de atraque y el número de grupos de calcio cambian en paralelo con la edad del cerebro y el tamaño sináptico. Esto llevó a los investigadores a una conclusión importante, como explica Shigemoto: "En base a nuestros resultados, sugerimos que paraen cada sitio de acoplamiento, hay un grupo correspondiente de canales de calcio dependientes de voltaje. Proponemos un modelo en el que cada grupo de canales de calcio está rodeado por suficiente espacio libre para permitir que una vesícula sináptica se fusione en cualquier dirección ".
Ryuichi Shigemoto se unió a IST Austria como profesor en 2013. Él y su grupo investigan las funciones funcionales de los canales iónicos y los receptores de neurotransmisores en neuronas y glía utilizando técnicas morfológicas, electrofisiológicas y de biología molecular. Shigemoto recibió una beca ERC Advanced Grant en 2016. Walter Kaufmann, Científico del personal en la Instalación de Microscopía Electrónica de IST Austria, realizó parte de la investigación para el estudio actual.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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