BIOTECNOLOGÍA
Descrito un mecanismo de señalización de los circuitos neuronales
JANO.ES · 07 mayo 2019
Un equipo de científicos del Instituto de Biotecnología de Flandes y del Katholieke Universiteit Leuven, en Bélgica, han identificado, en las moscas de la fruta en desarrollo, un nuevo mecanismo de señalización de los circuitos neuronales.
Cerca de 100.000 millones de neuronas forman una red compleja e interconectada en el cerebro, lo que permite generar patrones de pensamiento y acciones complejos. Las neuronas tienen los tamaños y formas, pero en su mayoría cuentan con largas protuberancias que se conectan a las células vecinas a través de estructuras especializadas de transmisión de información llamadas sinapsis.
"El funcionamiento adecuado del cerebro se basa en una ramificación muy controlada de extensiones de células neuronales llamadas axones y dendritas, y en la formación correcta de sinapsis en ubicaciones precisas a lo largo de estas ramas. Especificar la formación de sinapsis determina dónde y cuántas conexiones potenciales se permite que se forme una célula neuronal. Por lo tanto, controlar los números de sinapsis en cada rama neuronal es esencial para la correcta formación de circuitos cerebrales complejos", han dicho los expertos.
En concreto, los investigadores recurrieron al cerebro de la mosca en desarrollo para estudiar qué aspectos moleculares controlan la formación de sinapsis en compartimentos subcelulares específicos. Usando un enfoque genético de una sola célula, los investigadores pudieron etiquetar y manipular protuberancias neuronales individuales en el sistema nervioso de la mosca de la fruta.
De esta forma, encontraron diferencias en la ramificación neuronal y en los números de sinapsis en las protuberancias individuales de neuronas del mismo tipo. Asimismo, descubrieron que una fosfatasa, llamada Prl-1, era decisiva para especificar dónde formar la mayor densidad de conexiones sinápticas en una neurona determinada.
En las moscas de la fruta, la pérdida de Prl-1 provocó defectos en la formación de conexiones neuronales en varios circuitos diferentes, lo que sugiere que esta proteína fosfatasa es importante en la formación de circuitos. El equipo también identificó a través de qué vía de señalización Prl-1 ejerce su función.
"Sorprendentemente resulta ser una de las vías de señalización de acción más ubicua, la de receptor de insulina/Akt/mTor, requerida en muchas respuestas fisiológicas, crecimiento celular y cáncer. La restricción de la distribución de proteínas subcelulares de Prl-1 a un pequeño compartimento da como resultado esta potente cascada de señalización para impulsar localmente la formación de sinapsis", han dicho los expertos.
Finalmente, los investigadores han comentado que la restricción compartimentada de Prl-1 también podría servir como un factor de especificidad para controlar el ajuste preciso de las conexiones sinápticas en neuronas humanas, similar a los efectos que han demostrado para el ensamblaje de circuitos neuronales y sinapsis en moscas de la fruta.
Cerca de 100.000 millones de neuronas forman una red compleja e interconectada en el cerebro, lo que permite generar patrones de pensamiento y acciones complejos. Las neuronas tienen los tamaños y formas, pero en su mayoría cuentan con largas protuberancias que se conectan a las células vecinas a través de estructuras especializadas de transmisión de información llamadas sinapsis.
"El funcionamiento adecuado del cerebro se basa en una ramificación muy controlada de extensiones de células neuronales llamadas axones y dendritas, y en la formación correcta de sinapsis en ubicaciones precisas a lo largo de estas ramas. Especificar la formación de sinapsis determina dónde y cuántas conexiones potenciales se permite que se forme una célula neuronal. Por lo tanto, controlar los números de sinapsis en cada rama neuronal es esencial para la correcta formación de circuitos cerebrales complejos", han dicho los expertos.
En concreto, los investigadores recurrieron al cerebro de la mosca en desarrollo para estudiar qué aspectos moleculares controlan la formación de sinapsis en compartimentos subcelulares específicos. Usando un enfoque genético de una sola célula, los investigadores pudieron etiquetar y manipular protuberancias neuronales individuales en el sistema nervioso de la mosca de la fruta.
De esta forma, encontraron diferencias en la ramificación neuronal y en los números de sinapsis en las protuberancias individuales de neuronas del mismo tipo. Asimismo, descubrieron que una fosfatasa, llamada Prl-1, era decisiva para especificar dónde formar la mayor densidad de conexiones sinápticas en una neurona determinada.
En las moscas de la fruta, la pérdida de Prl-1 provocó defectos en la formación de conexiones neuronales en varios circuitos diferentes, lo que sugiere que esta proteína fosfatasa es importante en la formación de circuitos. El equipo también identificó a través de qué vía de señalización Prl-1 ejerce su función.
"Sorprendentemente resulta ser una de las vías de señalización de acción más ubicua, la de receptor de insulina/Akt/mTor, requerida en muchas respuestas fisiológicas, crecimiento celular y cáncer. La restricción de la distribución de proteínas subcelulares de Prl-1 a un pequeño compartimento da como resultado esta potente cascada de señalización para impulsar localmente la formación de sinapsis", han dicho los expertos.
Finalmente, los investigadores han comentado que la restricción compartimentada de Prl-1 también podría servir como un factor de especificidad para controlar el ajuste preciso de las conexiones sinápticas en neuronas humanas, similar a los efectos que han demostrado para el ensamblaje de circuitos neuronales y sinapsis en moscas de la fruta.
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