Pesquisadores da University of Pennsylvania School of Medicine descobriram que uma proteína chamada Elk-1 interage com as mitocôndrias, o armazém de energia de uma célula, sugerindo que esta proteína - geralmente ativo no núcleo - poderia desempenhar um papel na morte celular e mitocôndrias relacionados doenças como a neurodegeneração e esquizofrenia.
O neurônio é um tipo particular de célula no cérebro que é responsável por, entre outras tarefas, aprendizagem e memória, função cognitiva, e outras fisiologias de ordem superior. A célula neuronal apresenta uma estrutura complexa onde finos cabelos-como estruturas chamadas dendrites recebem sinais de outros neurônios. Estes sinais são transferidos para a soma, ou corpo, da célula e resultar em resposta à estimulação neuronal.
Os pesquisadores descobriram que mRNA (RNA mensageiro) e codificação de proteínas Elk-1, um fator de transcrição, foram localizados nos dendritos dos neurônios dos roedores intacta. "Os fatores de transcrição normalmente funcionam apenas no núcleo e para encontrar um fator de transcrição no dendrito é muito único", diz o autor sênior James Eberwine, Ph.D., professor de farmacologia. "Esses fatores são proteínas que se ligam ao DNA e desempenham um papel na regulação da expressão gênica através da promoção de transcrição. Nosso laboratório e outros mostraram que Elk-1 está presente nos dendritos das células nervosas." Transcrição é o processo de traduzir o código do DNA em proteínas.
Junto com Eberwine, co-autores Lindy Barrett, Ph.D., um estudante do laboratório Eberwine que foi recentemente galardoado com o doutorado em filosofia; Philip Haydon, Ph.D., professor de neurociência; Jai Yoon Sul, Ph.D. , um pós-doutorado no laboratório Haydon, e colegas publicaram suas descobertas na edição de junho da revista Nature Methods e uma edição de março da revista Proceedings, da Academia Nacional de Ciências.
Na série de experimentos (descritos no estudo de PNAS) para discernir a natureza do papel Elk-1 no dendrito, os pesquisadores primeiro caracteriza-se algumas das proteínas com o qual Elk-1 interage, e descobriu que Elk-1 associados com proteínas mitocôndrias . As mitocôndrias são distribuídos por todo células, incluindo nos dendritos, e são importantes na manutenção da armazena energia e regula a viabilidade e morte da célula.
Os pesquisadores então overexpressed Elk-1 em neurônios de rato para ver se havia um efeito sobre a viabilidade celular. "Nós pensamos que através da interação com Elk-1, a mitocôndria seria capaz de regular a morte celular", diz Eberwine. "Ao superexpressão Elk-1, descobrimos que fizemos a viabilidade celular diminui, atingindo mais morte celular. Inversamente, quando knock-down Elk-1 expressão, a capacidade de sobrevivência de neurônios aumentado, o que indica que Elk-1 desempenha um papel no neurônio viabilidade. "
Morte celular é um componente de uma série de doenças psiquiátricas e neurológicas como esquizofrenia e aqueles que envolvem neurodegeneração. Para muitas dessas doenças disfunção do dendrito também está associada com o processo da doença. "Portanto, qualquer coisa que os impactos função dendrite pode estar associada à doença", Eberwine suspeitas. "O fato de Elk-1 RNA e proteínas estão presentes nos dendritos, eo fato de que Elk-1 pode modular a viabilidade celular, possivelmente através da mitocôndria, sugere que Elk-1 poderia desempenhar um papel nessas doenças, talvez através da modulação da atividade mitocondrial . "
Para mais precisamente compreender o papel da Elk-1 RNA no dendrito, os pesquisadores desenvolveram um método chamado phototransfection, que foi descrito em suas junho de papel Nature Methods, a focalmente introduzir Elk-1 RNA no dendrito. Nesta técnica, um feixe de luz laser é usado para criar pequenos poros transitórios na membrana das células nervosas de ratos intactos, em que uma quantidade conhecida de moléculas de RNA são introduzidas por difusão.