Белок NCAM2 играет решающую роль в формировании структур для когнитивного обучения

By Зоя Маркевич No comments

Белок NCAM2 играет решающую роль в формировании структур для когнитивного обучения
                Культура гипокампа после семи дней нормального развития. Кредит: Университет Барселоны

Молекула NCAM2, гликопротеин из суперсемейства иммуноглобулинов, является жизненно важным фактором в формировании коры головного мозга, морфогенезе нейронов и формировании нейрональных цепей в мозге, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Cerebral. Cortex. Дефицит NCAM2 вызывает неправильную миграцию нейронов и изменяет морфологию, цитоскелет и функциональность этих клеток в центральной нервной системе.
                                                                                       

Эти исследователи изучали активность NCAM2 в коре и гиппокампе, структурах мозга, где функция этого фактора была до сих пор неизвестна. Руководят исследованием Эдуардо Сориано и Луис Пухадес из биологического факультета и Института нейронаук УБ (UBNeuro), Сетевого центра биомедицинских исследований нейродегенеративных заболеваний (CIBERNED) и Научно-исследовательского института им. Валь д’Эброна (VHIR). , Первым автором исследования является исследователь Антони Парсерисас, член вышеупомянутых центров.

Другими участниками этого исследования являются эксперты из Каталонского института исследований и углубленных исследований (ICREA), Института исследований в области биомедицины (IRB Barcelona), Барселонского института науки и технологий (BIST), Испанского национального исследовательского совета (CSIC), Институт биомедицинских исследований им. Августа Пия и Сунье (IDIBAPS) и Калифорнийский университет в Дэвисе (США).

NCAM2: неизвестная функция в коре и гиппокампе

Гликопротеин NCAM2 — это молекула клеточной адгезии, присутствующая у всех позвоночных, которая играет решающую роль в организации нейронных цепей в центральной нервной системе. Этот фактор в значительной степени выражен в мозге — от эмбриональных фаз до зрелости — и особенно в обонятельной луковице. Традиционно все предыдущие исследования были сосредоточены на обонятельной луковице и доказали ключевую роль белка в нейрональных синапсах и компартментализации нейронов между аксонами и дендритами. Недавние исследования описали участие NCAM2 в образовании и росте нейритов в корковых нейронах, в потере синапсов в нейронах гиппокампа, вызванных амилоидным пептидом при болезни Альцгеймера, и пролиферации нейрональных предшественников в спинном мозге.

Новое исследование впервые описывает функцию NCAM2 и наблюдаемые фенотипы в развитии коры и гиппокампа, очень сложный процесс, регулируемый многими белками. «В исследовании мы подтверждаем, что потеря NCAM2 создает неправильную миграцию и положение нейронов — они не присоединяются к соответствующему слою — и это также меняет морфологию нейронов и особенности цитоскелета нервных клеток», — отмечает исследователь Антони Парсерисас. , «В нейрональном фенотипе мы видим измененное дендритное дерево — меньшее и со множеством мелких и коротких дендритов — и аксон с большим количеством ветвей. В некоторых случаях некоторые нейроны также показывают проблемы поляризации нейронов».

Важный фактор в нейронной цитоархитектуре

В новом исследовании нейробиологии головного мозга применяются несколько экспериментальных подходов — in vitro и in vivo, а также эксперименты по визуализации в реальном времени — для наблюдения за развитием нейронов. Согласно выводам, изоформа NCAM2.1 напрямую и опосредованно взаимодействует с цитоскелетом клетки и модулирует динамику ее компонентов — микротрубочек и белков — которые необходимы для процесса миграции и развития нейрона.

Потеря NCAM2 вызовет ретракцию существующих дендритов и изменит клеточный цитоскелет (более низкая стабильность и измененная динамика образования микротрубочек). Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что при добавлении таксола — химического агента, повышающего стабильность микротрубочек, он может обратить вспять фенотип, вызванный потерей NCAM2.

Кроме того, NCAM2.1 также может взаимодействовать с несколькими белками, которые регулируют стабильность цитоскелета, такими как MAP2 и 14-3-3. В частности, NCAM2.1 будет образовывать белковый комплекс с MAP2 и 14-3-3, который облегчит процессы стабилизации цитоскелета микротрубочек, необходимые для развития дендритного дерева.

Какую роль играет NCAM2 в поляризации нейронов?

Динамика и организация микротрубочек цитоскелета имеют важное значение для поддержания поляризации нейронов, которая определяет морфологические и функциональные различия между аксонами и дендритами и обеспечивает передачу нервного импульса.

Хотя путь участия NCAM2 неизвестен в процессах поляризации нейронов, «мы наблюдали дефицит NCAM2, приводящий к появлению множества аксонных структур (вместо одного только аксона, как и ожидалось) из-за изменений, происходящих в динамике цитоскелет нейрона. Следовательно, NCAM2 является необходимым фактором в процессе поляризации нейронов, чтобы обеспечить стабильность структур и обеспечить дифференцировку нейритов в аксоне «, отмечает Parcerisas.

Дефицит белка NCAM2 и патология когнитивного развития

NCAM2 представляет паттерн экспрессии, типичный для тех белков, которые участвуют в морфогенезе и синаптогенезе нейронов. Более того, паттерн экспрессии NCAM2 показывает изменения в расположении клеток в зависимости от фаз развития нейронов.

«Дефицит этого белка на уровне генома или белка может вызвать нейрональные изменения в нескольких фазах развития. В этом контексте некоторые генетики отмечают, что потеря NCAM2 может быть причиной когнитивных изменений у пациентов с расстройствами аутистического спектра и Проблемы развития нервной системы «, отмечают авторы.

«Было бы важно содействовать новым генетическим и протеомным исследованиям у пациентов с патологией нервного развития, чтобы помочь определить причины этих заболеваний. В случае подтверждения этой гипотезы, если существует связь между этими патологиями с дефицитом NCAM2- исследователи могут подумать о проведении исследований новых молекулярных мишеней, чтобы помочь регулировать пути передачи сигналов и процессы в затронутых клетках «, — заключают авторы нового исследования.

Добавить комментарий