La scoperta rivoluzionaria fa luce sui misteri della memoria

Sommario: Lo studio rivela un nuovo ruolo per una molecola di scaffolding che sembra svolgere un ruolo nel trasporto del recettore del glutammato e, in definitiva, nella formazione della memoria.

Fonte: Università statale del Colorado

Brian Falkner ha detto: “Noi siamo i nostri ricordi”.

Questa è una delle citazioni preferite dell’assistente del professor Fred Hoerndli. Hoerndli, neuroscienziato del Dipartimento di Scienze Biomediche, e il suo laboratorio stanno celebrando a Rapporti cellulari pubblicazione che fornisce nuove intuizioni sulle complessità della formazione e del mantenimento della memoria.

“Ci sono voluti 12 anni prima che questo documento venisse messo insieme ed è stato riscritto 60 volte”, ha detto Hoerndli. “L’ultima parte della realizzazione è stata capire come raccontare questa storia molto complessa”.

La capacità del cervello di mantenere la memoria può diminuire con l’età. I recettori del glutammato, la molecola di segnalazione più importante nel cervello, svolgono un ruolo chiave nella codifica della memoria. E il mantenimento del numero di recettori del glutammato presenti nella sinapsi, o giunzione tra due cellule nervose, probabilmente determina se una memoria è preservata o persa.

“Per molto tempo si è pensato che l’intero processo fosse regolato solo nella sinapsi”, ha detto Hoerndli. Nel 2009, ha iniziato a studiare più da vicino come i recettori del glutammato arrivano alle sinapsi.

Nel tentativo di capire come ottenere questo risultato, il suo team ha scoperto un nuovo ruolo per una molecola di scaffolding che sembrava svolgere un ruolo sconosciuto, fino ad ora, nel trasporto del recettore del glutammato.

Combinando le conoscenze precedenti su questo scaffold e ciò che Hoerndli ha recentemente scoperto su come i neuroni regolano il trasporto, il suo team ha scoperto che c’erano due segnali cellulari che stavano accadendo in una sinapsi. E affinché il trasporto avvenisse, quei segnali dovevano avvenire simultaneamente o in stretta successione.

“In sostanza, abbiamo scoperto come due segnali che hanno a che fare con il trasporto di controllo della memoria, che alla fine influenzano la memoria”, ha affermato Hoerndli. “E una volta che abbiamo organizzato tutto attorno al modo in cui questi due segnali si uniscono, sapevamo come raccontare la storia”.

Un organismo ingannevolmente semplice alimenta i progressi delle neuroscienze

Il laboratorio di Hoerndli studia i meccanismi di segnalazione cellulare del mantenimento sinaptico e della memoria attraverso l’osservazione diretta di C. elegans, un verme trasparente con 302 neuroni, una mappa sinaptica completa e una durata di vita molto breve.

I recettori del glutammato, la molecola di segnalazione più importante nel cervello, svolgono un ruolo chiave nella codifica della memoria. Credito: I ricercatori

Questo umile verme fornisce ai laboratori come quello di Hoerndli una vasta libreria di strumenti genetici che consente loro di approfondire i meccanismi molecolari dell’apprendimento e della memoria.

“Questi studi sono condotti su un verme completamente vivo e intatto che ha un sistema nervoso completo ed è illeso durante la ricerca, il che ci consente di vedere cosa sta succedendo a livello molecolare”, ha affermato Hoerndli.

“Per me come studente è stato rivoluzionario imparare che potevamo trovare e studiare i geni e le strutture che si trovano negli esseri umani in questi organismi molto più semplici: il fatto che possiamo farlo è strabiliante”.

Il laboratorio Hoerndli sta continuando a indagare in vari modi per controllare e lavorare alla sinapsi. Con maggiori strumenti e comprensione di come funzionano questi processi, sperano di contribuire a un corpo di lavoro più solido di conoscenze su come mantenere la memoria.

A proposito di questa notizia di ricerca sulla memoria

Autore: Labirinto di Rea
Fonte: Università statale del Colorado
Contatto: Rhea Maze – Colorado State University
Immagine: L’immagine è attribuita ai ricercatori

Ricerca originale: Accesso libero.
“La segnalazione MAPK e un complesso di scaffold mobile regolano il trasporto del recettore AMPA per modulare la forza sinaptica” di Frédéric J. Hoerndli et al. Rapporti cellulari


Astratto

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La segnalazione MAPK e un complesso di scaffold mobile regolano il trasporto del recettore AMPA per modulare la forza sinaptica

Mette in risalto

  • Le proteine ​​mobili dell’impalcatura associate a MAPK sono necessarie per il trasporto di AMPAR
  • I MAPKK e i MAPK sono necessari per caricare le proteine ​​dell’impalcatura sui motori della chinesina
  • CaMKII è necessario per caricare gli AMPAR sulle proteine ​​dello scaffold
  • La segnalazione CaMKII e MAPK contribuisce al rapido scambio di AMPAR sinaptici

Sommario

La plasticità sinaptica dipende da rapidi cambiamenti dipendenti dall’esperienza nel numero di recettori dei neurotrasmettitori. In precedenza, abbiamo dimostrato che il trasporto mediato dal motore dei recettori AMPA (AMPAR) da e verso le sinapsi è un determinante critico della forza sinaptica.

Qui, descriviamo due percorsi di segnalazione convergenti che coordinano il carico di AMPAR sinaptici su scaffold e scaffold su motori, fornendo così un meccanismo per i cambiamenti dipendenti dall’esperienza nella forza sinaptica.

Troviamo che un complesso di impalcatura della proteina JIP evolutivamente conservato e due classi di proteine ​​​​della chinasi proteica attivata dal mitogeno (MAPK) mediano il trasporto di AMPAR dai motori della chinesina-1. Analisi genetica combinata con in vivoimaging in tempo reale in Caenorhabditis elegans ha rivelato che CaMKII è necessario per caricare gli AMPAR sull’impalcatura e la segnalazione MAPK è necessaria per caricare il complesso dell’impalcatura sui motori.

I nostri dati supportano un modello in cui la segnalazione CaMKII e una via di segnalazione MAPK cooperano per facilitare il rapido scambio di AMPAR necessari per le prime fasi della plasticità sinaptica.

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