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Los científicos utilizan un método de dos etapas nuevo para rastrear las proteínas de receptor

Las neuronas en nuestro sistema nervioso “hablan” el uno al otro enviando y recibiendo los mensajes químicos llamados los neurotransmisores. Esta comunicación es facilitada por las proteínas de la membrana celular llamadas los receptores, que toman los neurotransmisores y los retransmiten a través de las células. En un estudio reciente publicó en las comunicaciones de la naturaleza, científicos del parte de Japón sus conclusión en la dinámica de los receptores, que pueden habilitar la comprensión de los procesos de la formación y del aprendizaje de la memoria.

La regla del movimiento y de la localización del receptor dentro de la neurona es importante para la plasticidad sináptica, un proceso importante en el sistema nervioso central. Un tipo específico de receptor del glutamato, conocido como AMPA-tipo receptor del glutamato (AMPAR), experimenta un ciclo constante del “tráfico”, siendo completado un ciclo dentro y fuera de la membrana neuronal. “Una regla exacta de esto proceso “de tráfico” se asocia al aprendizaje, formación de la memoria, y revelado en circuitos de los nervios,” dice a profesor Shigeki Kiyonaka de la universidad de Nagoya, Japón, que llevó el estudio ya mencionado.

Mientras que los métodos analizar el tráfico de AMPARs son aplenty disponible, cada uno tiene sus limitaciones. Las aproximaciones bioquímicas incluyen “marcar” una proteína de receptor con etiqueta con la biotina (una vitamina de B). Sin embargo, esto requiere la purificación de las proteínas después de marcar con etiqueta, obstaculizando análisis cuantitativo. Otro método que implica el producir de las proteínas de receptor de la “fusión” etiqueta con una proteína fluorescente puede interferir con el proceso de tráfico sí mismo. “En la mayoría de los casos, estos métodos confían en gran parte en el énfasis excesivo de las subunidades del objetivo. Sin embargo, el énfasis excesivo de una única subunidad del receptor puede interferir con la localización y/o el tráfico de receptores nativos en neuronas”, explica a profesor Kiyonaka.

A tal efecto, los investigadores de la universidad de Nagoya, de la universidad de Kyoto, y de la universidad de Keio desarrollaron un reactivo AMPAR-selectivo (un agente químico que causa las reacciones) que permitieron que etiqueta AMPARs con las antenas químicas en neuronas cultivadas de una manera de dos etapas, combinando la etiqueta afinidad-basada con una reacción biocompatible. El nuevo método, según lo anticipado por profesor Kiyonaka, demostrado ser superior los convencionales: permitió que los científicos analizaran el receptor que traficaba durante períodos más cortos así como mucho más largos (durante 120 horas) y no requirió pasos extras de la purificación después de etiqueta.

Los análisis de las personas mostraron una concentración más alta triple de AMPARs en las sinapsis comparadas con las dendritas así como una semivida de 33 horas en neuronas. Además, los científicos utilizaron esta técnica para etiqueta y para analizar el tráfico del NMDA-tipo receptores del glutamato (NMDARs), y obtuvieron una semivida de 22 horas en neuronas. Interesante, ambos valores de la semivida eran importante más largos que ésos denunciados en HEK293T (una variedad de células del riñón). Los investigadores atribuyeron esto a la formación de complejos grandes de la proteína de receptor del glutamato y -- en el caso de AMPARs -- una diferencia en niveles de la fosforilación.

Implicaciones potenciales de sus conclusión excitan a las personas. “Nuestro método puede contribuir a nuestra comprensión del papeles fisiológica y patofisiológica del receptor del glutamato que trafican en neuronas. Esto, a su vez, puede ayudarnos a entender la formación subyacente de la memoria del mecanismo molecular y el proceso del aprendizaje,” dice a profesor Kiyonaka.

El estudio ofrece una mirada más atenta en -- y nos trae un paso más cercano a descifrar -- los procesos de la memoria y aprendizaje en el nivel molecular.

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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.