Al igual que los alpinistas, los nervios necesitan la guía de un experto para encontrar el camino

Al igual que los alpinistas, los nervios necesitan la guía de un experto para encontrar el camino

Los científicos de Salk descubren que las neuronas motoras reciben una multitud de señales para navegar con éxito a sus destinos en el cuerpo

LA JOLLA—(22 de marzo de 2019) Al igual que las docenas de sherpas que guían a los excursionistas por las traicioneras montañas del Himalaya para llegar a una cima, el sistema nervioso se basa en una sincronización y ubicación elaboradas de las señales de guía para que los axones neuronales (proyecciones filiformes) alcancen con éxito su destinos en el cuerpo. Ahora, los investigadores del Instituto Salk descubren cómo las neuronas navegan en un entorno celular complicado al escuchar las instrucciones y, al mismo tiempo, filtrar las instrucciones inapropiadas para evitar perderse. Los hallazgos aparecieron en Neurona en marzo 19, 2019.

“Hay 100 billones de conexiones en el sistema nervioso gobernadas por 20,000 10 genes, de los cuales se sabe que aproximadamente XNUMX familias de genes están involucradas en el control de la orientación de los axones. Queríamos comprender los inteligentes sistemas genéticos que la naturaleza ha empleado para conectar la máquina biológica más complicada del universo”, dice el profesor Salk. samuel pff, autor principal e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. "Por lo tanto, nos propusimos examinar cómo las neuronas motoras encuentran sus conexiones con los músculos del cuerpo, lo cual es fundamental para que nuestro cerebro transmita información a nuestros músculos para permitir el movimiento".

El cerebro controla cientos de músculos diferentes para permitir un movimiento preciso. Durante el desarrollo, las neuronas motoras de la médula espinal extienden sus axones fuera del sistema nervioso central para conectarse con las células musculares del cuerpo. Cada neurona motora se basa en un conjunto de genes para garantizar que el axón crezca correctamente en el músculo.

"En el sentido más amplio, esperábamos que al identificar los genes involucrados en el desarrollo anormal de las neuronas motoras pudiéramos comprender mejor las complejidades de la señalización celular en otros contextos como el cáncer", dice el primer autor Dario Bonanomi, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Pfaff, ahora líder de grupo en el Instituto Científico San Raffaele. “Este trabajo no solo nos muestra cómo se desarrolla el sistema nervioso, sino también cómo las células, en general, se comunican, se mueven y crean estructuras en el cuerpo”.

Para encontrar genes importantes para la guía del axón de las neuronas motoras, el equipo llevó a cabo una pantalla genética y observó dónde las neuronas motoras hacían crecer sus axones utilizando proteínas fluorescentes verdes en un modelo de ratón que diseñaron. Luego, el equipo rastreó los axones para ver cuándo se tomaron decisiones de crecimiento correctas e incorrectas. A través de este rastreo de axones, los científicos identificaron una mutación genética que causó el desvío del axón motor. En este caso, los axones de las neuronas motoras se desviaron y nunca se conectaron correctamente a los músculos.

Tras una investigación más detallada, los científicos descubrieron que estas neuronas motoras trepaban por el borde de la médula espinal en lugar de salir correctamente para alcanzar sus objetivos musculares. El equipo identificó el gen que causa esta mutación perjudicial como p190, que anteriormente se sabía que desempeñaba un papel en la supresión del cáncer, pero que no había estado implicado en el establecimiento de conexiones neuronales durante el desarrollo.

Los investigadores establecieron una serie de experimentos para examinar cómo p190 afecta a los axones que salen de la médula espinal. Descubrieron que, aunque los axones normalmente se sienten atraídos por una proteína en la médula espinal llamada netrina, durante un corto período de tiempo, p190 actúa como un cegador, por lo que los axones ignoran la netrina y son conducidos fuera de la médula espinal. Una vez que los axones abandonan el sistema nervioso central de manera segura, se retira esta venda. Sin p190, los axones son atraídos por la netrina y no salen correctamente de la médula espinal, por lo que nunca se conectan con los músculos.

Pfaff, titular de la cátedra Benjamin H. Lewis, agrega: "Estos resultados brindan una visión mecánica de la complejidad inimaginable que las células usan para comunicarse entre sí".

El siguiente paso es examinar el mecanismo de control de p190 y qué factores afectan el momento de su actividad, dicen los investigadores.

Otros autores incluyeron: Onanong Chivatakarn, Matthew J. Sternfeld, Shawn P. Driscoll, Aaron Aslanian, Karen Lettieri, Miriam Gullo, Joseph W. Lewcock y Tony Hunter del Salk Institute for Biological Studies junto con Fabiola Valenza y Aurora Badaloni del Instituto Científico San Raffaele en Italia.

El trabajo y los investigadores involucrados fueron apoyados por el Instituto Médico Howard Hughes, Sol Goldman Trust, el Consejo Europeo de Investigación de Inicio Subvención 335590 y un Premio de Desarrollo de Carrera de la Fundación Giovanni Armenise-Harvard.

DOI: 10.1016 / j.neuron.2019.02.034