Proteina mancante nella sindrome dell'X Fragile è la chiave per il trasporto dei segnali all'interno dei neuroni

Maggio 22, 2016 Admin Salute 0 4
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Sindrome X fragile (FXS) priva il cervello di una proteina che svolge un ruolo importante nel modo in cui i neuroni comunicano e che è essenziale per lo sviluppo del cervello, l'apprendimento e la memoria.

Un team di scienziati ha scoperto nuove informazioni su come FXS interferisce con la segnalazione tra il nucleo dei neuroni e delle sinapsi, le esterne del neurone dove due neuroni comunicano tramite segnali chimici ed elettrici. La scoperta dovrebbe aiutare aprire la strada allo sviluppo di nuovi trattamenti per FXS, la forma più comune di ritardo mentale ereditario ed anche un collaboratore genetica di alcuni tipi di autismo ed epilessia.

Questi i risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati in Developmental Cell. Il team del progetto di ricerca è stato condotto dal Dr. Jason B. Dictenberg nei laboratori del Dr. Robert H. Singer e il Dr. Gary J. Bassell nei Dipartimenti di Anatomia e Neuroscienze presso l'Albert Einstein College of Medicine, e completato in Dr. laboratorio di Dictenberg presso l'Hunter College di City University di New York e di laboratorio del Dr. Bassell alla Emory University. Dr. Dictenberg è attualmente professore assistente presso il Dipartimento di Scienze Biologiche presso Hunter. Dr. Gary Bassell è attualmente professore associato nei dipartimenti di Biologia Cellulare e Neurologia presso Emory University. Altri autori inclusi Sharon A. Swanger alla Emory University, e Laura N. Antar da Albert Einstein College of Medicine. Primo autore era Jason B. Dictenberg di Hunter College, City University di New York e di Albert Einstein College of Medicine.




Traduzione delle informazioni genetiche di un organismo inizia nel nucleo di una cellula, in cui la sequenza di DNA (gene) viene copiato in una molecola di mRNA, poi esportato nel citoplasma della cellula e tradotto in molecole proteiche.

FXS è causata dal silenziamento di un singolo gene, che normalmente codifica per l'espressione della proteina fragile x ritardo mentale (FMRP) - un mRNA (RNA messaggero) proteina legante. proteine ​​leganti mRNA sono noti per essere regolatori chiave di espressione genica perché agiscono come maestri regolatori di altri mRNA e ampiamente influenzano come vengono sintetizzate le proteine ​​da mRNA.

Le funzioni precise per FMRP sono stato poco chiaro, ma gli scienziati hanno recentemente appreso che FMRP è in grado di legare e regolare diversi mRNA presenti a livello delle sinapsi nel cervello. Ogni molecola di mRNA può essere tradotto molte volte in sinapsi, producendo molte copie della proteina codificata e fornendo un modo efficiente per un neurone di fornire al proprio sinapsi con proteine ​​essenziali necessari per la comunicazione. Dal mRNA possono essere attivate o disattivate, ogni sinapsi può decidere autonomamente se nuove proteine ​​sono necessari per promuovere la segnalazione.

Segnalazione corretta alle sinapsi è essenziale per il complesso cablaggio connessioni che devono verificarsi durante lo sviluppo del cervello e durante l'apprendimento e la memoria. In FXS, ci sono difetti sia nella struttura e segnalazione a sinapsi, a causa della mancanza di regolamentazione FMRP di mRNA alle sinapsi.

Fino ad ora, una grande domanda senza risposta è stata come FMRP e le sue mRNA legati vengono consegnati a assoni e dendriti - le proiezioni tentacolo-come neurons-- e alle sinapsi alle loro estremità esterne.

"Una sfida importante per il settore delle neuroscienze è stato quello di capire come un gruppo selezionato di mRNA può essere trasportato per lunghe distanze dal nucleo, dove si fa l'RNA, per raggiungere le sinapsi, dove questo gruppo selezionato di mRNA può essere tradotto nella molecole proteiche che sono necessari per consentire la segnalazione ", dice Bassell. "Questo meccanismo di trasporto mRNA in assoni e dendriti e la sua traduzione in sinapsi è fondamentale per la segnalazione sinapsi durante l'apprendimento, memoria e cognizione."

Dictenberg, Bassell e Singer hanno sviluppato ad alta risoluzione strumenti di imaging microscopici per visualizzare FMRP in neuroni vivi, permettendo loro di seguire i movimenti di FMRP e molecole di mRNA associati lungo dendriti, utilizzando colture di neuroni isolati dall'ippocampo di embrioni di topo.

I ricercatori hanno scoperto che FMRP lega ad un motore molecolare, che permette di svolgere le sue mRNA legati in forma di particelle fuori nel dendriti.

"FMRP sembra essere abbastanza intelligente proteina che agisce come un postino per recapitare i messaggi di sinapsi, permettendo e sostenendo il loro continuo di segnalazione", spiega Bassell.

In un modello murino di FXS, i ricercatori hanno scoperto che gli mRNA non motorizzato in dendriti in risposta alla segnalazione sinaptica e quindi non può consentire la sintesi proteica locale sinapsi necessari per mantenere la segnalazione sinaptica tra le cellule nervose. In sostanza, la capacità delle cellule nervose di comunicare dal nucleo al sinapsi si perde nella fragile X.

I ricercatori sono stati anche in grado di identificare il gruppo selezionato di mRNA che le navi dei neuroni in dendriti via FMRP. Sapendo che molecole all'interno della funzione percorso FMRP a livello delle sinapsi dovrebbe facilitare lo sviluppo di nuove strategie di trattamento e interventi di droga per FXS.

Altri autori inclusi Sharon A. Swanger, Emory University Dipartimento di Biologia Cellulare e Laura N. Antar, Albert Einstein College of Medicine.

La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health e del Fragile X Foundation Research.

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