Científicos de Japón están utilizando un nuevo método de dos pasos para etiquetar proteínas receptoras de neurotransmisores con el fin de rastrear eficientemente su ubicación.

Las neuronas de nuestro sistema nervioso se «comunican» entre sí enviando y recibiendo mensajes químicos llamados neurotransmisores. Esta comunicación es facilitada por proteínas de la membrana celular llamadas receptores que captan neurotransmisores y los transmiten a través de las células. En un estudio publicado recientemente en Comunicación de la naturaleza, Los científicos de Japón informan sobre sus resultados sobre la dinámica de los receptores, lo que puede permitir la comprensión de los procesos de formación y aprendizaje de la memoria.

La regulación del movimiento y la localización del receptor dentro de la neurona es importante para la plasticidad sináptica, un proceso importante en el sistema nervioso central. Un tipo específico de receptor de glutamato conocido como receptor de glutamato AMPA (AMPAR) pasa por un ciclo constante de «intercambio» que se realiza dentro y fuera de la membrana neural. «La regulación precisa de este proceso de ‘tráfico de personas’ está vinculada al aprendizaje, la formación de la memoria y el desarrollo en los circuitos neuronales», dice el profesor Shigeki Kiyonaka de la Universidad de Nagoya, Japón, quien dirigió el estudio mencionado anteriormente.

Si bien existen numerosos métodos para analizar el comercio de AMPAR, cada uno tiene sus limitaciones. Los enfoques bioquímicos implican «etiquetar» una proteína receptora con biotina (una vitamina B). Sin embargo, esto requiere la purificación de las proteínas después del marcaje, lo que dificulta el análisis cuantitativo. Otro método para fabricar proteínas receptoras de «fusión» marcadas con una proteína fluorescente puede interferir con el proceso comercial en sí. “En la mayoría de los casos, estos métodos se basan en gran medida en la sobreexpresión de las subunidades objetivo. Sin embargo, la sobreexpresión de una sola subunidad de receptor puede afectar la localización y / o el intercambio de receptores nativos en neuronas ”, explica el Prof. Kiyonaka.

Con este fin, investigadores de la Universidad de Nagoya, la Universidad de Kyoto y la Universidad de Keio desarrollaron un reactivo selectivo de AMPAR (un agente químico que induce reacciones) que les permite marcar AMPAR con sondas químicas en neuronas cultivadas en dos pasos y combinar el marcado basado en afinidad con una reacción biocompatible. El nuevo método esperado por el profesor Kiyonaka resultó ser superior al convencional: permitió a los científicos analizar el comercio de receptores durante períodos de tiempo más cortos y mucho más largos (más de 120 horas) y no requirió ningún paso de purificación adicional después del marcado. .

Los análisis del equipo mostraron una concentración tres veces mayor de AMPAR en las sinapsis en comparación con las dendritas y una vida media de 33 horas en las neuronas. Además, los científicos utilizaron esta técnica para señalar y analizar el tráfico de receptores de glutamato de tipo NMDA (NMDAR) y alcanzaron una vida media de 22 horas en las neuronas. Curiosamente, ambas vidas medias fueron significativamente más largas que las informadas en HEK293T (una línea celular de riñón). Los investigadores atribuyeron esto a la formación de grandes complejos proteicos del receptor de glutamato y, en el caso de los AMPAR, a una diferencia en los niveles de fosforilación.

El equipo está entusiasmado con el impacto potencial de sus resultados. “Nuestro método puede contribuir a nuestra comprensión del papel fisiológico y fisiopatológico del comercio de receptores de glutamato en las neuronas. Esto, a su vez, puede ayudarnos a comprender el mecanismo molecular que subyace en la formación de la memoria y el proceso de aprendizaje ”, dice el profesor Kiyonaka.

El estudio ofrece una mirada más cercana a los procesos de memoria y aprendizaje a nivel molecular, y nos acerca un paso más a la decodificación.

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El artículo «Etiquetado en dos pasos controlado por ligando para cuantificar el comercio de receptores neuronales de glutamato» se publicó en la revista. Comunicación de la naturaleza el 5 de febrero de 2021 en DOI: 10.1038 / s41467-021-21082-x.

Autores:

Kento Ojima, Kazuki Shiraiwa, Kyohei Soga, Tomohiro Doura, Mikiko Takato, Kazuhiro Komatsu, Michisuke Yuzaki, Itaru Hamachi y Shigeki Kiyonaka

Acerca de la Universidad de Nagoya, Japón

La Universidad de Nagoya tiene unos 150 años de historia. Sus raíces se encuentran en una escuela de medicina temporal y un hospital establecido en 1871. Fue fundada oficialmente en 1939 como la última universidad imperial de Japón. Aunque modesta en comparación con las universidades más grandes de Japón, la Universidad de Nagoya se ha esforzado por alcanzar la excelencia desde sus inicios. Seis de los 18 premios Nobel japoneses desde 2000 han realizado todo o parte de su trabajo en la Universidad de Nagoya: cuatro en física: Toshihide Maskawa y Makoto Kobayashi en 2008 e Isamu Akasaki e Hiroshi Amano en 2014; y dos en química: Ryoji Noyori en 2001 y Osamu Shimomura en 2008. En matemáticas, Shigefumi Mori obtuvo su Medalla Fields en la universidad. En la universidad se hicieron otros descubrimientos importantes, incluidos los fragmentos de ADN de Okazaki de Reiji y Tsuneko Okazaki en la década de 1960; y los poderes de agotamiento de Sho Asakura y Fumio Oosawa en 1954.
Sitio web: http: // en.Nagoya-u.C.A.jp /

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