Un grupo de investigación de la Universidad de Kumamoto, Japón, ha descubierto un nuevo mecanismo neurogénico responsable del desarrollo del cerebro. Al aplicar tecnología patentada para detectar trazas de proteínas en organismos vivos, encontraron que una nueva proteína, llamada Matrin-3, es responsable de determinar ladestino de las células madre neurales. Una deficiencia de esta proteína provoca una diferenciación desordenada de las células madre neurales en neuronas, lo que da como resultado el colapso de la estructura de la capa cerebral. Está claro que la Matrin-3 es importante para el mantenimiento de las células madre neurales endesarrollo cerebral.
Las células madre neurales tienen la capacidad de diferenciarse en varios tipos de células nerviosas pluripotencia y pueden replicarse de forma autónoma en un estado indiferenciado. Durante la etapa embrionaria en los mamíferos, las células madre neurales se diferencian en las principales células neurales, como neuronas y astrocitos,que constituyen el cerebro. Están regulados por combinaciones de múltiples vías de transducción de señales, genes y factores de transcripción. Sin embargo, se sabe poco sobre los mecanismos moleculares que determinan su destino. Comprender cómo las células madre neurales mantienen un estado indiferenciado o cómo determinan quétipo de células en las que diferenciarse es importante para la investigación del desarrollo neuronal.
El grupo de investigación de la Universidad de Kumamoto intentó encontrar una molécula que controle el destino de las células madre neurales. En particular, querían encontrar un factor de transcripción que regule genes con una expresión extremadamente pequeña. Los factores de transcripción regulan las señales, activándolas o desactivándolas, usando fosforilación, un mecanismo que cambia la acción de una proteína mediante la adición de una molécula de fosfato. Sin embargo, dado que la fosforilación ocurre dentro de un organismo in vivo, y solo en cantidades mínimas dentro del núcleo celular, es difícil de capturarafortunadamente, el grupo de investigación había desarrollado previamente su propia tecnología para detectar estas pequeñas cantidades de proteínas. Con esta tecnología patentada, los investigadores descubrieron una nueva proteína de fosforilación nuclear llamada "Matrin-3", que determinaron que era responsable de determinar el destinode células madre neurales.
Cuando se administró factor de crecimiento de fibroblastos FGF2 a células madre neurales indiferenciadas, que se recolectaron y cultivaron de un cerebro de ratón fetal, la expresión de Matrin-3 aumentó enormemente y la fosforilación avanzó. Además, Matrin-3 se expresó y fosforiló altamenteen regiones del cerebro fetal del ratón donde hay abundancia de células madre neurales.
Por otro lado, los experimentos in vitro revelaron que una deficiencia en Matrin-3 hace que las células madre neurales se alarguen y se diferencien en neuronas. Y, en experimentos in vivo, una sección de la estructura de la capa del cerebro embrionario una peculiar del cerebrocorteza colapsó sobre sí misma.
Además, como resultado de un experimento para dilucidar la función de fosforilación de Matrin-3 en detalle, los investigadores encontraron que un sitio específico residuo de serina en la posición 208 en la secuencia de aminoácidos de Matrin-3 debe ser fosforilado por unenzima ATM quinasa para mantener las células madre neurales indiferenciadas.
"Estudios recientes han revelado que una mutación del gen Matrin-3 causa esclerosis lateral amiotrófica familiar ELA familiar", dijo el profesor asistente Kanako Niimori-Kita, quien dirigió el estudio. "Se cree que la mutación genética de Matrin-3 causadisfunción de los factores que regulan la diferenciación neuronal e interrumpe la transducción de señales de encendido / apagado, lo que luego afecta la transducción normal de señales y el desarrollo del cerebro. Los resultados de nuestra investigación pueden proporcionar pistas importantes para dilucidar los mecanismos de la ELA familiar ".
Esta investigación se publicó en línea en Informes científicos el 7 de septiembre de 2018.
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Materiales proporcionados por Universidad de Kumamoto . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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