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Gli scienziati usano un metodo in due tappe novello per tenere la carreggiata le proteine di ricevitore

I neuroni nel nostro sistema nervoso “parlano l'un l'altro„ inviando e ricevendo i messaggi chimici chiamati neurotrasmettitori. Questa comunicazione è facilitata dalle proteine della membrana cellulare chiamate ricevitori, che prendono i neurotrasmettitori e li trasmettono attraverso le celle. In uno studio recente ha pubblicato nelle comunicazioni della natura, scienziati dal rapporto del Giappone i loro risultati sulla dinamica dei ricevitori, che possono permettere alla comprensione dei trattamenti di formazione e dell'apprendimento di memoria.

Il regolamento del movimento e della localizzazione del ricevitore all'interno del neurone è importante per plasticità sinaptica, un trattamento importante nel sistema nervoso centrale. Un tipo specifico di ricevitore del glutammato, conosciuto come il ricevitore AMPA tipo del glutammato (AMPAR), subisce un ciclo costante “del traffico„, essendo ciclando dentro e fuori della membrana di un neurone. “Un regolamento preciso di questo trattamento “di traffico„ è associato con l'apprendimento, formazione di memoria e sviluppo in circuiti neurali,„ dice il professor Shigeki Kiyonaka dall'università di Nagoya, Giappone, che piombo lo studio suddetto.

Mentre i metodi analizzare il traffico di AMPARs sono aplenty disponibile, ciascuno presenta le sue limitazioni. Gli approcci biochimici comprendono “l'etichettatura„ della proteina di ricevitore con la biotina (una vitamina di B). Tuttavia, questo richiede la depurazione delle proteine dopo l'etichettatura, ostacolante l'analisi quantitativa. Un altro metodo che comprende produrre le proteine di ricevitore “di fusione„ contrassegnate con una proteina fluorescente può interferire con il trattamento di traffico stesso. “Nella maggior parte dei casi, questi metodi in gran parte contano sulla sovraespressione degli sottounità dell'obiettivo. Tuttavia, la sovraespressione di singolo sottounità del ricevitore può interferire con la localizzazione e/o il traffico dei ricevitori indigeni in neuroni„, spiega prof. Kiyonaka.

A tal fine, i ricercatori dall'università di Nagoya, dall'università di Kyoto e dall'università di Keio hanno sviluppato un reagente AMPAR-selettivo (un agente chimico che causa le reazioni) che li hanno permessi di contrassegnare AMPARs con le sonde chimiche in neuroni coltivati in un modo in due tappe, combinante al il contrassegno basato a affinità con una reazione biocompatibile. Il nuovo metodo, come anticipato da prof. Kiyonaka, rivelato essere superiore a quei convenzionali: ha permesso che gli scienziati analizzassero il ricevitore che traffica per sia i più brevi come pure periodi molto più lunghi (oltre 120 ore) che che non ha richiesto i punti extra di depurazione dopo il contrassegno.

Le analisi del gruppo hanno mostrato un'più alta concentrazione tripla di AMPARs alle sinapsi rispetto ai dendrites come pure un'emivita di 33 ore in neuroni. Ulteriormente, gli scienziati hanno usato questa tecnica per contrassegnare ed analizzare il traffico dei ricevitori NMDA tipi del glutammato (NMDARs) ed hanno ottenuto un'emivita di 22 ore in neuroni. Interessante, entrambi i valori di emivita erano significativamente più lunghi di quelli riferiti in HEK293T (una linea cellulare del rene). I ricercatori hanno attribuito questo alla formazione di grandi complessi della proteina di ricevitore del glutammato e -- nel caso di AMPARs -- una differenza nei livelli di fosforilazione.

Il gruppo è eccitato tramite le implicazioni potenziali dei loro risultati. “Il nostro metodo può contribuire alla nostra comprensione dei ruoli fisiologici e patofisiologici del ricevitore del glutammato che trafficano in neuroni. Ciò, a sua volta, può aiutarci a capire la formazione di fondo di memoria del meccanismo molecolare ed il trattamento di apprendimento,„ dice prof. Kiyonaka.

Lo studio fornisce uno sguardo più attento a -- e ci porta un punto più vicino a decifrare -- i trattamenti della memoria ed imparare al livello molecolare.

Source:
Journal reference:

Ojima, K., et al. (2021) Ligand-directed two-step labeling to quantify neuronal glutamate receptor trafficking. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-021-21082-x.