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Aperçus nouveaux de gain de chercheurs du rôle d'autophagy dans des neurones

Il apparaît qu'autophagy protège nos neurones dans le cerveau, mais évidemment pour des raisons entièrement différentes que précédemment assumé, comme chercheurs du für Molekulare Pharmakologie et (FMP) Charité de Leibniz-Forschungsinstitut à Berlin ont maintenant montré. Quand les scientifiques avaient l'habitude un tour génétique pour couper « l'élimination des déchets cellulaire » autophagy-assistée, au lieu de trouver des gisements de protéine, comme prévu, ils ont trouvé des niveaux élevés du réticulum endoplasmique, un système composé de sacs de membrane qui agit, entre d'autres fonctionnements, comme une mémoire de calcium. Ceci mène au desserrage élevé de neurotransmetteur et, éventuel, au hyperexcitability neuronal fatal. Ces découvertes principalement neuves ont maintenant été publiées dans le tourillon prestigieux « neurone ».

Autophagy joue une fonction clé dans la maintenance des cellules saines, un exemple étant la dégradation et la réutilisation des molécules de protéine endommagées ou des organelles entières telles que les mitochondries défectueuses au moyen de soi-disant autophagosomes. Ce mécanisme de nettoyage est particulièrement important pour les neurones dans le cerveau, qui nous servent durant toute nos durées, donné qui les ensembles autophagy de protéine d'espaces libres, comme ceux se produisant dans les maladies neurodegenerative. Les effets neuroprotective d'autophagy ont été depuis confirmés par de nombreuses expériences dans les organismes modèles.

Cependant, il est possible que les causes de cette action protectrice soient différentes que précédemment assumées. En vérifiant le rôle d'autophagy dans le système nerveux central jeune, des souris saines, du professeur Volker Haucke du für Molekulare Pharmakologie de Leibniz-Forschungsinstitut (FMP) et de son organisme de recherche ont maintenant obtenu aux analyses entièrement neuves.

Utilisant un tour génétique, les chercheurs ont commuté la première fois hors d'un gène autophagy essentiel, et de la protéomique alors utilisée pour analyser les taux de protéine neuronaux. Des protéines précédemment présumées pour être principalement dégradé par autophagy n'ont pas été enrichies dans les neurones à entièrement bien que ceci ait été prévu, si leur dégradation se produisait par l'intermédiaire d'autophagy.

« Elle est venue comme surprise complète pour nous, » a marqué à nouveau Marijn Kuijpers, auteur important de l'étude maintenant publiée dans le « neurone », « mais ce qui nous a étonnés était encore plus ce que nous avons trouvé dans les neurones au lieu. »

La plus grande solution tampon de calciums intracellulaires plus non dégradée

Au lieu des substrats autophagy prévus, les chercheurs ont découvert les niveaux exceptionnellement grands du réticulum endoplasmique dans les axones neuronaux. Un des fonctionnements de ces sacs et tubules de membrane, qui se produisent en toutes les cellules, est de fournir une grande mémoire intracellulaire pour le calcium. Le règlement du calcium est consécutivement principalement important pour la boîte de vitesses excitatoire dans le système nerveux central : Quand les neurones communiquent les uns avec les autres, les canaux calciques s'ouvrent aux synapses menant à un afflux des calciums extracellulaires dans des synapses, et au desserrage des neurotransmetteurs (messagers neuronaux) à partir des vésicules synaptiques. Le calcium peut alors être pompé hors du neurone ou écrire le réticulum endoplasmique où il peut également re-être relâché, d'au besoin.

Si autophagy avait été commuté hors circuit, le stock de calcium du réticulum endoplasmique s'est avéré être endommagé. Les chercheurs ont constaté que le fonctionnement de mise en mémoire tampon de calcium du réticulum endoplasmique plus n'a fonctionné correctement, ayant pour résultat les taux de calcium élevés en axones et aux synapses. Ceci a à leur tour amplifié le desserrage du glutamate excitatoire d'émetteur, qui a mené à l'hyperactivité neuronale permanente.

Excessif desserrage excitatoire de neurotransmetteur est le problème

Jusqu'ici, on l'a supposé que moins autophagy a signifié le desserrage de moins molécules d'émetteur. Nous avons maintenant expliqué l'exact en face de. »

Marijn Kuijpers, boursier post-doctoral

« Trop, pas trop peu de desserrage de neurotransmetteur est le problème. Comme résultat, les neurones deviennent moins de plastique, et nous soupçonnons qu'ils périssent éventuel du hyperexcitability, » professeur Dietmar Schmitz de Charité ajouté, dont l'équipe a contribué à l'étude.

Puisque l'étude a été entreprise avec les neurones sains de jeunes animaux, elle n'exclut pas des fonctionnements complémentaires des conditions pathologiques de dessous autophagy, dans la maladie d'Alzheimer, par exemple. Ce dit, l'étude est d'importance énorme pour notre compréhension principale de la physiologie d'autophagy.

« Toutes les choses considérées, notre découverte met notre compréhension d'autophagy dans le système nerveux central sur une base neuve, » professeur indiqué Volker Haucke du Chef de groupe. Cette information neuve expliquerait, par exemple, pourquoi apprendre devient plus difficile en tant que déclins autophagy pendant le vieillissement. « Il n'est pas possible de construire une synapse qui hyperactivated déjà ; il a atteint sa limite et peut, ainsi, pour être en plastique renforcé à peine - une condition de base pour apprendre. »

Utilisant cette compréhension neuve pour explorer la question clé du déclencheur

La question clé qui le déclencheur de mécanismes de régulation autophagy dans des neurones demeure ouvert, cependant. Tandis que la disponibilité des éléments nutritifs a un effet de réglementation sur d'autres cellules du fuselage - le jeûne a été montré pour stimuler l'élimination des déchets cellulaire - aucun déclencheur pour autophagy dans le système nerveux central est connu jusqu'ici.

« Si nous savions ce qui produit plus ou moins autophagy dans des neurones, nous pourrions à une certaine remarque intervenir thérapeutiquement, » professeur chargé Haucke. « Nous sommes maintenant désireux pour comprendre plus au sujet de ce problème principalement important, et notre présente étude fournit un excellent point de départ pour cet effort. »