Para mantener la polaridad neuronal es necesaria la endocitosis en la base del axón.

Las neuronas están formadas por dos partes bien diferenciadas: el axón, y «el resto». Para mantener estas diferencias se conocían dos mecanismos celulares. Al combinar la genética en una neurona identificada del gusano C elegans y la detección de endocitosis en neuronas de roedores o neuronas diferenciadas humanas en cultivo (la definición de cultura de la UNESCO es la siguiente [1] :), los científicos han destacado un nuevo mecanismo, la endocitosis en el segmento inicial del axón (Un axón o fibra nerviosa es la extensión larga, delgada y cilíndrica de una neurona que conduce…). Estos resultados se publican en la revista Nature.

La endocitosis en el AIS es necesaria para el mantenimiento de la polaridad de la proteína dendrítica.
A, Morfología de la neurona (Una neurona, o célula nerviosa, es una célula excitable que constituye la unidad funcional…) PVD en C. elegans. Las dendritas son muy largas y ramificadas, mientras que el axón no se ramifica. En el AIS, identificado con varios marcadores, los puntos marcan la proteína (Una proteína es una macromolécula biológica compuesta por una o más…) dendríticas (DMA-1) endocitadas.
B, En una neurona de rata (La palabra «rata» designa en francés, en la lengua vernácula…), se producen eventos de endocitosis que contienen una proteína dendrítica en las dendritas y el soma (cruz azul (Blue (del antiguo alto alemán «blao = brillante) es uno de los tres colores…) claro) y el SIA (cruces amarillas) pero muy poco en el axón.
C, En las neuronas humanas, después de bloquear la endocitosis, las proteínas dendríticas, que normalmente no están presentes en el axón, se vuelven detectables en el axón.
D, Diagrama de los tres mecanismos celulares que mantienen la polaridad en las neuronas. El tercer mecanismo, la endocitosis en el AIS, se pone de manifiesto en el estudio de Eichel et al.
© David Perrais

Las neuronas, las principales células del cerebro (El cerebro es el órgano principal del sistema nervioso central de los animales. El cerebro procesa…), son células muy polarizadas, es decir que están formadas por dos partes bien diferenciadas: en por un lado el axón, un compartimiento tubular muy fino (menos de 1 µm de diámetro) que puede alcanzar para ciertas neuronas una longitud (La longitud de un objeto es la distancia entre sus dos extremidades…) de varios cm o incluso casi un metro (El metro (símbolo m, del griego metron, medida) es la unidad básica de longitud del…). El axón permite la transmisión de señales eléctricas a las neuronas objetivo a través de las sinapsis. Por otro lado, el cuerpo celular y las dendritas, que constituyen la parte «receptora» de la neurona, donde se forman muchas sinapsis con otras neuronas. Las señales eléctricas de las sinapsis se combinan y luego, si son lo suficientemente grandes, provocarán la generación de un potencial de acción a nivel de un compartimiento intermedio entre el axón y el soma llamado segmento inicial del axón (AIS).

Además de su papel en la generación de potencial de acción, el AIS juega (La mejilla es la parte de la cara que cubre la cavidad oral, cerrada por…) un papel muy importante en la preservación de la polarización (la polarización de las ondas electromagnéticas polarización debido a momentos…) de las neuronas. De hecho, los elementos constitutivos del axón o de las dendritas/soma, en particular las proteínas, son muy diferentes. Las neuronas tienen, a nivel del AIS, mecanismos que permiten la clasificación de los elementos celulares para garantizar esta polaridad. Hasta ahora, los científicos han podido demostrar dos mecanismos celulares para preservar la polaridad. En primer lugar, las vesículas de transporte intracelular se clasifican a nivel del AIS: aquellas que transportan proteínas axonales pasan por un filtro (un filtro es un sistema que se usa para separar elementos en una corriente) ubicado en el AIS, mientras que las vesículas que transportan proteínas dendríticas ingresan al AIS pero no pueden pasar. (El género Passer fue creado por el zoólogo francés Mathurin Jacques…) filtrarlo y darle la vuelta. En segundo lugar, las proteínas situadas sobre la membrana plasmática (La membrana plasmática, o plasmalema, es la membrana que delimita una célula, ella…) sobre la superficie (Una superficie designa generalmente la capa superficial de un objeto. El término a. . .) las neuronas se difunden en la membrana, pero el AIS también tiene una barrera de difusión (en el lenguaje cotidiano, el término difusión se refiere a una noción de…) que permite filtrar las proteínas de la superficie dendrítica evitando que se difundan en el axón .

Como parte de una colaboración con la Universidad (Una universidad es una institución de educación superior cuyo objetivo es el…) de Stanford en California, científicos del CNRS (The National Center for Scientific Research, más conocido por sus siglas CNRS), es el más grandes…) han identificado un tercer mecanismo para preservar la polaridad de las neuronas: la internalización de las proteínas de la superficie dendrítica por endocitosis y su degradación en el AIS. Para llegar a esta conclusión, utilizaron tres modelos biológicos. Todo (El todo entendido como el todo de lo que existe suele interpretarse como el mundo o…) primero, estudiaron ciertas neuronas del gusano (Los gusanos son un grupo muy heterogéneo de animales invertebrados…) nematodo Caenorhabditis elegans, un gusano de un milímetro de largo que es uno de los sistemas modelo más estudiados por los biólogos.

Al centrar su estudio en una de las 302 neuronas del gusano, los científicos demostraron que esta neurona tiene un AIS y que el bloqueo de la endocitosis específicamente en esta neurona provoca la redistribución de una proteína de superficie dendrítica llamada DMA-1 al axón. Además, esta proteína, que es responsable de la formación de ramas dendríticas, provoca la formación ectópica de ramas normalmente ausentes en el axón cuando están presentes en el axón. También demostraron que la endocitosis desempeña el mismo papel para las proteínas de la superficie dendrítica en las neuronas humanas, así como en las neuronas de los roedores.

Los científicos también visualizaron directamente la endocitosis de AIS utilizando un método de imágenes de fluorescencia (las imágenes son, ante todo, la fabricación y el comercio de imágenes físicas que…) una emisión de luz causada por la excitación de una molécula…) que permite detectar la formación de vesículas de endocitosis en tiempo real (El tiempo es un concepto desarrollado por los seres humanos para aprehender…) (ver Sposini et al. 2020) para mostrar que las proteínas de la superficie dendrítica están efectivamente internalizadas en el AIS de las neuronas, y que la frecuencia (En física , la frecuencia generalmente se refiere a la medida del número de veces que a…) la formación de vesículas endocíticas es la misma que en las dendritas.

Estos resultados constituyen un importante avance en la comprensión de los mecanismos celulares de formación y conservación de la polaridad neuronal. También permitirán estudiar esta nueva forma de endocitosis y determinar sus mecanismos específicos, lo que podría conducir a una mejor comprensión del funcionamiento de AIS, un compartimento esencial de la función neuronal.

Para saber más:

La endocitosis en el segmento inicial del axón es un mecanismo de aclaramiento para mantener la polaridad neuronal.
Eichel K , Uenaka T , Belapurkar V , Lu R , Cheng S , Pak JS , Taylor CA , Southof TC , Malenka RC , Wernig M , Özkan E , Perrais D , Shen K .
Naturaleza 17 de agosto de 2022. https://doi.org/10.1038/s41586-022-05074-5

Obtención de imágenes de la formación de vesículas endocíticas a altas resoluciones espaciales y temporales con el protocolo de pH pulsado.
Sposini, M Rosendale, L Claverie, Van TNN, D Jullie, D Perrais.
Protocolos de la naturaleza Septiembre de 2020 DOI: 10.1038/s41596-020-0371-z

Laboratorio:
Instituto Interdisciplinario (Un trabajo interdisciplinario integra conceptos de diferentes disciplinas.) de Neurociencias (Las neurociencias corresponden a todas las disciplinas biológicas y…) (CNRS/Universidad de Burdeos). Edificio Broca Nueva Aquitania. 146 rue (La calle es un espacio de circulación en la ciudad que sirve a viviendas y lugares…) Léo Saignat.
33077 Burdeos.
Versión en inglés (674,92 Ko)

Contacto:
David Perrais – Investigador (Un investigador (fem. investigador) designa a una persona cuyo trabajo es hacer …) CNRS en el Instituto (Un instituto es una organización permanente creada para un propósito determinado. Es …) neurociencia interdisciplinaria ( CNRS/Universidad de Burdeos) – david.perrais en u-bordeaux.fr

¿Te ha gustado este artículo? ¿Quieres apoyarnos? Compártelo en las redes sociales con tus amigos y/o coméntalo, ¡esto nos animará a publicar más temas similares!

Deja un comentario