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I ricercatori scoprono i meccanismi molecolari coinvolgere nella formazione di circuiti neurali

Gli scienziati all'istituto di Daegu Gyeongbuk della Corea di scienza e tecnologia (DGIST) ed i colleghi hanno scoperto alcuni dei meccanismi molecolari complessi coinvolgere nella formazione dei circuiti neurali del cervello. I loro risultati sono stati pubblicati nel giornale della neuroscienza ed hanno potuto essere pertinenti per i trattamenti di sviluppo per le malattie, quali i disordini di spettro di autismo e la schizofrenia.

Synaptogenesis è un trattamento molecolare complesso che promuove la crescita e sviluppo delle estremità delle fibre nervose in modo da possono riconoscere e comunicare con il loro partner appropriato delle fibre nervose via le molecole trasmesse attraverso le giunzioni specializzate, chiamate sinapsi.

Una comprensione completa dello synaptogenesis è essenziale per la progettazione degli approcci terapeutici contro molti disordini devastanti del cervello. Così è realmente cruciale sviluppare le manipolazioni molecolari regolate che possono mirare alle componenti chiave della sinapsi per capire i loro ruoli.„

Jaewon Ko, il professor e neuroscenziato, Daegu Institue di scienza e tecnologia

Il professor Ko ed il suo gruppo degli scienziati specificamente ha esaminato due “molecole sinaptiche di aderenza„ chiave coinvolgere in synaptogenesis. Neurexins e le fosfatasi in relazione con l'antigene comuni della tirosina della proteina del leucocita (LAR-RPTPs) sono proteine del transmembrane che sono situate “sul presinaptico„ inviando il lato di una giunzione di sviluppo del nervo.

Sono conosciuti per partecipare alla formazione ed al mantenimento di sinapsi. Ma è stata poco chiara se cooperano a vicenda e come interagiscono con altre molecole sinaptiche nell'organizzazione di regolamentazione della sinapsi.

Per rivolgere queste domande, gli scienziati hanno eseguito una serie di estesi esperimenti nelle culture di cellule nervose del roditore e poi nelle mosche di frutta in cui i orthologs della drosofila dei neurexins ed il LAR-RPTPs sono stati cancellati. Hanno osservato che due membri del LAR-RPTPs (definito PTPσ e PTPδ) sono tenuti affinchè i neurexins promuovessero la differenziazione presinaptica.

All'estremità d'invio della sinapsi di sviluppo, i neurexins legano all'uno o l'altro del LAR-RPTPs due attraverso un insieme distinto delle molecole secondo se la sinapsi sarà eccitante o inibitoria; in altre parole se invierà i segnali attivare o spegnere la sua estremità di ricezione del nervo.

Gli scienziati egualmente hanno trovato che PTPσ e glycans specifici diretti interattivi del neurexin direttamente, chiamati solfati di heparan, per dirigere la formazione dell'estremità di ricezione del nervo alle sinapsi eccitanti.

“Crediamo che i nostri risultati abbiano significato in termini di proposta dell'organizzazione di fondo della sinapsi dei modelli molecolari novelli e possibilmente abbiamo implicazioni per la comprensione dell'architettura di circuito neurale e funzioni del cervello,„ dice il professor Ko.

Il gruppo ora sta studiando i meccanismi a valle che sono alla base delle interazioni dei neurexins con il LAR-RPTPs in neuroni vertebrati e sta lavorando per segnare un insieme con esattezza delle proteine intracellulari coinvolgere nella segnalazione trans-sinaptica in neuroni presinaptici. Ulteriori studi sono essenziali prima che questi risultati possano essere tradotti in studi clinici.

Source:
Journal reference:

Han, K. A., et al. (2020) LAR-RPTPs Directly Interact with Neurexins to Coordinate Bidirectional Assembly of Molecular Machineries. Journal of Neuroscience. doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1091-20.2020.