Asociación para un cerebro sano

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Los científicos de Salk descubren que la interacción entre dos proteínas clave regula el desarrollo de las neuronas

LA JOLLA—Los científicos del Instituto Salk han descubierto que una interacción entre dos proteínas clave ayuda a regular y mantener las células que producen neuronas. La obra, publicada en Cell Stem Cell el 14 de septiembre de 2017, ofrece una idea de por qué un desequilibrio entre estas células precursoras y las neuronas podría contribuir a la enfermedad mental o enfermedad cerebral relacionada con la edad.

"Cada vez más, estamos aprendiendo que enfermedades como la esquizofrenia, la depresión y el Alzheimer tienen una base celular", dice Calibrador oxidado, profesor en el Laboratorio de Genética de Salk y autor principal del nuevo trabajo. "Así que estamos ansiosos por comprender cómo se desarrollan las células cerebrales específicas, qué las mantiene saludables y por qué la edad avanzada u otros factores pueden provocar enfermedades".

En 1998, Gage dirigió un equipo de investigación que descubrió que los cerebros de los adultos producen nuevas neuronas, contrariamente al dogma de décadas que dice que nacemos con todas las neuronas que tendremos. Desde entonces, ha estado dilucidando varios aspectos de esta neurogénesis, así como lo que falla en varios trastornos neurológicos. (En 2015, por ejemplo, su laboratorio identificó una base celular para el trastorno bipolar.)

El nuevo trabajo buscaba comprender cómo las células precursoras neurales mantienen su propia identidad celular mientras se dividen y crean neuronas o astrocitos. El equipo de Gage ya sabía que el núcleo celular, la membrana en forma de bola que contiene el genoma, se ve muy diferente en los tres tipos de células, con diferentes genes activos en cada uno. Otro profesor de Salk y coautor del artículo, Martin Hetzer, descubrió anteriormente que Las proteínas de la membrana nuclear influyen en la expresión génica. en diferentes tipos de células cancerosas. El equipo de Gage buscó la experiencia del laboratorio de Hetzer para explorar si algo similar estaba en juego en las células cerebrales.

"La investigación de mi laboratorio ha encontrado que la membrana nuclear es una estructura dinámica que juega un papel clave en la regulación de los genes del desarrollo", dice Hetzer, director científico de Salk y titular de la Cátedra de la Fundación Jesse y Caryl Philips. "Así que estábamos muy interesados ​​en ver qué descubriría el laboratorio de Gage, trabajando con tipos de células completamente diferentes".

El equipo de Gage realizó pantallas en células de ratones y ratas para ver qué genes se transcribían en proteínas en células precursoras, neuronas inmaduras y astrocitos. En los precursores, descubrieron grandes cantidades de una proteína llamada Nup153, que forma parte de un complejo multiproteico que forma un poro de control en la membrana nuclear, controlando lo que entra o sale. Las neuronas inmaduras tenían un nivel intermedio de Nup153 y los astrocitos tenían el nivel más bajo. Debido a que los tres tipos de células tienen aproximadamente la misma cantidad de poros nucleares, el equipo concluyó que los niveles de Nup153 influyen en el tipo de célula y que se necesita un nivel alto para mantener el estado precursor de las células. Esto fue respaldado por el hecho de que la interrupción de la función de Nup153 en las células precursoras desencadenó la diferenciación.

Curiosamente, también se sabe que los niveles de Nup153 son altos en células con niveles elevados de una proteína móvil llamada Sox2, un factor de transcripción que flota alrededor del núcleo y se une a los genes y los activa o desactiva. Al marcar con fluorescencia Nup153 y Sox2 en los diferentes tipos de células, observaron que Nup153 interactuaba con Sox2.

"El hecho de que pudiéramos conectar los factores de transcripción, que son interruptores móviles, al complejo de poros, que es una estructura muy estable, ofrece una pista sobre cómo las células mantienen su identidad a través de la expresión génica regulada", dice Tomohisa Toda, un Investigador asociado de Salk y primer autor del artículo.

A continuación, el equipo quiere explorar cómo la interacción del complejo de poros con otros factores de transcripción afecta la función neuronal, lo que podría arrojar luz sobre las causas subyacentes de ciertos trastornos neurológicos.

Otros autores incluyeron: Jonathan Y. Hsu, Sara B. Linker, Lauren Hu, Simon T. Schafer, Jerome Mertens, Felipe V. Jacinto y Martin Hetzer.

El trabajo fue financiado por: la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia, la Fundación Kanae para la Promoción de la Ciencia Médica, la Fundación de la Familia Paul G. Allen, la Fundación JPB, la Fundación Dolby, The Leona M. y Harry B. Helmsley Charitable Trust, los Institutos Nacionales de Salud-Instituto Nacional del Cáncer, la Fundación Chapman, la Fundación Waitt y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y el Centro de Neurociencia del Accidente Cerebrovascular.