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El estudio desenreda el programa que empalma de desarrollo que asciende la maduración neuronal

Las neuronas, o las células nerviosas, en el cerebro comunican con uno a transmitiendo señales eléctricas, o los potenciales de acción de despedida, con los procesos largos nombrados los axones (que envían señales) y dendritas (que reciben señales). La capacidad de los potenciales de acción de despedida, entre otras funciones de neuronas maduras, tiene que ser detectada durante el revelado y la maduración neuronal. Sin embargo, los mecanismos moleculares que regulan este proceso complejo son hasta ahora mal entendidos.

Para pelar de distancia en las capas complejas que regulan el revelado de neuronas, un equipo de investigación llevó por Chaolin Zhang, doctorado, profesor adjunto en la biología de sistemas y bioquímica y biofísica molecular y Hynek Wichterle, doctorado, profesor adjunto en patología y biología celular, neurología, y neurología, en el centro para la biología y la enfermedad de la neurona de motor, el centro médico de la Universidad de Columbia, focos en un nivel de regla molecular llamado el empalmar alternativo. El empalmar de la opción es un proceso de generar transcripciones y variantes múltiples de la proteína ensamblando diversas combinaciones de los segmentos de codificación. Este proceso es altamente dinámico durante el revelado de los nervios con los interruptores dramáticos de configuraciones que empalman en millares de genes, que producen un repertorio de los productos de la proteína requeridos en los escenarios de desarrollo específicos.

Un regulador dominante de empalmar de la opción es la familia de Rbfox de proteínas, que se enriquecen en neuronas y fueron conectadas previamente a los desordenes neurodevelopmental, incluyendo autismo, esquizofrenia, y epilepsia.

En un nuevo estudio, publicado el 1 de febrero en neurona, Zhang, Wichterle, y sus personas determinaron esa baja de los resultados de los genes de Rbfox en un “embrionario como” programa que empalmaba. Importantemente, observaron una desorganización importante del montaje del segmento de la inicial del axón (AIS), una estructura subcelular en la parte próxima del axón importante para agruparse de los canales del ión, y así, para las neuronas para los potenciales de acción de fuego. Las neuronas sanas necesitan potenciales de acción de comunicar con otras células. Con este fin, las personas determinaron que Rbfox controla empalmar del gen de Ankyrin-G, que codifica la supuesta “proteína del cubo de la acción recíproca” en el AIS, y encontraron que el cambio de empalmar en un pequeño segmento en este gen hace incapaz de realizar su función normal en la ordenación del AIS. En colaboración con laboratorio del Dr. KE Xu en Uc Berkeley, las personas determinaron que ésta está debido a la acumulación y la distribución aberrantes de Ankyrin-G en el AIS.

“Se sabe ya que Rbfox es importante para el ARN que controla que empalma pero qué no se entiende es su contribución a la maduración neuronal y qué fenotipos celulares específicos controla,” dice al Dr. Zhang. “Hemos destacado un fenotipo importante que controla, que lleva a cómo la excitabilidad neuronal es controlada. Las neuronas comunican por potenciales de acción de despedida, y si este proceso entonces se rompe la neurona no puede hacer su trabajo correctamente.”

Los potenciales de acción, también conocidos como impulsos de nervio, son mensajes eléctricos enviados de nuestros cerebros a otros órganos y músculos; por ejemplo, los nervios en el cerebro transmiten potenciales de acción a través de redes neuronales de ordenar nuestros músculos de la arma para contratar para llamar en la acción nuestras manos para levantar o para llevar a cabo un item, un foco primario de la investigación en el centro de la neurona de motor de Columbia, al cual los laboratorios de Zhang y de Wichterle son afiliados. El Dr. Wichterle observa que “más allá de su papel en montaje del AIS, nuestro estudio determinó vario sináptico, citoesquelético, y las proteínas de la membrana que contienen exones alternativos regulados Rbfox. Las proteínas de Rbfox se regulan dinámicamente en respuesta a actividad neuronal y al daño, mencionando la posibilidad interesante que Rbfox descompone en factores el juego un papel más amplio en la regla de la plasticidad neuronal y reparación en el sistema nervioso adulto.”

En mamíferos, las proteínas de Rbfox se hacen a partir de tres genes separados que sean redundantes con uno a. Debido a esta redundancia, el estudio de las proteínas de Rbfox in vivo es extremadamente desafiador. Para sobrepasar el reto, las personas confiaron en su experiencia complementaria en la ingeniería del genoma, la diferenciación de célula madre en las neuronas, y el análisis genomic de empalmar alternativo. La colaboración rindió la referencia final para Rbfox reguló exones y reveló su papel funcional crítico en el mando de la maduración neuronal.

“Este estudio es un gran ejemplo de un esfuerzo altamente colaborativo que combine experiencia en biología del ARN de los sistemas, célula madre y biología neuronal, fisiología, y las técnicas de proyección de imagen puntas. De hecho, entrenan al primer autor, Martin Jacko, en común en el laboratorio de Wichterle y mi laboratorio, y creo que es imposible conseguir al punto que estamos hoy sin tal colaboración intensa,” dijo a Zhang.

Las conclusión de los investigadores contribuyen a la comprensión mecánica de cómo la maquinaria requerida para iniciar y los potenciales de acción de la propagación de neuronas son controlados en el nivel de empalmar alternativo--un pedazo muy minúsculo del rompecabezas neuronal de la maduración, pero uno que tiene un impacto importante. El estudio, titulado los “factores que empalman de Rbfox asciende la maduración neuronal y publicaron a la asamblea inicial del segmento del axón,” el 1 de febrero, delante de la huella en neurona.