El aprendizaje implica la reestructuración constante de las conexiones de células nerviosas. Esto requiere sistemas de transporte especializados para garantizar que estas sinapsis específicas puedan modificarse estructural y funcionalmente. Uno de estos mecanismos de entrega se ha caracterizado ahora.
En el nivel celular, el aprendizaje y la memoria requieren un reajuste continuo de la fuerza de las uniones sinápticas, las conexiones funcionales entre las células nerviosas. Estas modificaciones se logran mediante la incorporación en sinapsis individuales de proteínas que modulan la eficiencia de la transmisión de señales intercelulares.Los planos para la síntesis de estas moléculas, en forma de ARN mensajeros ARNm, se entregan a las sinapsis activas mediante un sistema de transporte dedicado.Un equipo internacional dirigido por Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en el bioquímico de Munich, el profesor Michael Kiebler, ahorademostró que un factor clave involucrado en este transporte se une específicamente a las regiones de su carga de ARNm que carecen de información de codificación de proteínas, y que la liberación de los ARN para permitir la síntesis de proteínas depende de la actividad sináptica. Los nuevos hallazgos aparecen en línea en la revista Informes EMBO .
Las células nerviosas generalmente consisten en un cuerpo celular en el que reside el núcleo, una fibra larga el axón que conduce los impulsos nerviosos salientes y un conjunto de proyecciones más cortas dendritas cerca del cuerpo celular que sirven como antenas para la entradaseñales. Las instrucciones para la síntesis de proteínas se almacenan en el ADN en el núcleo celular, primero se 'transcriben' en ARNm y se exportan desde el núcleo a los ribosomas en el citoplasma celular. Los ribosomas son las máquinas moleculares responsables de la traducción deSecuencias de ARNm en las secuencias de aminoácidos de la proteína recién sintetizada especificada En las células nerviosas, los ribosomas también se encuentran cerca de las sinapsis de las dendritas, lo que permite que las proteínas necesarias para la función sináptica se produzcan cerca de sus sitios de acción.Este sistema de entrega localizado también permite que las sinapsis particulares se modifiquen específicamente sin la alteración concomitante de sus vecinos.
Kiebler y su grupo habían demostrado previamente que la proteína de unión al ARN específica del cerebro Staufen2 Stau2 desempeña un papel central en el transporte de ARNm desde el núcleo celular a los ribosomas sinápticos ". Sin embargo, no estaba claro cómo Stau2 reconoce los ARNmse transmite a las sinapsis y cómo se traducen en proteínas que modifican sinapsis específicas de una manera dependiente de la actividad ", explica Kiebler.
En el nuevo estudio, los investigadores muestran que Stau2 se une específicamente a la llamada secuencia de intrones que se encuentra cerca del final de un subconjunto específico de ARNm, en una región que no contiene información de codificación, sino que cumple una función reguladora.son regiones en la llamada transcripción primaria transcrita desde el ADN nuclear, que se eliminan mediante un proceso llamado empalme alternativo o se retienen selectivamente antes de la exportación del ARNm procesado ". La mayoría de los intrones encontrados en los ARNm se encuentran en la codificación de proteínasregiones y su retención selectiva permite que se sinteticen diferentes versiones, llamadas isoformas, de una proteína a partir del mismo ARN precursor. Sin embargo, es bastante inusual encontrar un intrón retenido en la región no traducida de un ARNm ", dice Tejaswini Sharangdhar, primer autor del estudio. Además, Stau2 no se une a la isoforma de ARNm que carece del intrón. En consecuencia, esta isoforma de ARN no se transporta a las dendritas para su traducción. Por lo tanto, el intrón enla región no codificante sirve como uno de los marcadores regulatorios que aseguran que Stau2 reconozca el ARNm y lo transporte a las sinapsis.
"Nuestro segundo descubrimiento sorprendente es que este proceso de transporte depende de la actividad sináptica", dice Kiebler: el ARNm que contiene intrones se transporta de una sinapsis a la siguiente, pero solo se liberará para su traducción cerca de las sinapsis queestán momentáneamente activos. Por lo tanto, la actividad sináptica estimula el acoplamiento del ARNm a sinapsis específicas, y su producto proteico marca las sinapsis de "aprendizaje". Aquí también, Stau2 juega un papel esencial, ya que en ausencia de la proteína, ninguno de los ARNm alcanzalas dendritas
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Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universität München . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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