Notícies
Inici  >  Notícies > La proteïna NCAM2 té un paper decisiu en la formació d’estructures per...

La proteïna NCAM2 té un paper decisiu en la formació d’estructures per a l’aprenentatge cognitiu com el còrtex cerebral i l’hipocamp

D'esquerra a dreta, els investigadors Antoni Parcerisas, Alba Ortega-Gascó i Lluís Pujades.

D'esquerra a dreta, els investigadors Antoni Parcerisas, Alba Ortega-Gascó i Lluís Pujades.

Imatge d'un cultiu de neurones hipocampals després de set dies de desenvolupament sota condicions normals.

Imatge d'un cultiu de neurones hipocampals després de set dies de desenvolupament sota condicions normals.

«Seria important impulsar nous estudis genètics i proteòmics en pacients amb patologies de neurodesenvolupament per ajudar a determinar millor les causes d’aquestes malalties», apunten els autors del treball.

«Seria important impulsar nous estudis genètics i proteòmics en pacients amb patologies de neurodesenvolupament per ajudar a determinar millor les causes d’aquestes malalties», apunten els autors del treball.

13/03/2020

Recerca

La molècula NCAM2, una glicoproteïna que pertany a la superfamília de les immunoglobulines, és un factor essencial en el procés de formació del còrtex cerebral, la morfogènesi neuronal i la formació de circuits neuronals en el cervell, tal com constata un nou treball publicat a la revista Cerebral Cortex. Així, el dèficit de la proteïna NCAM2 origina una migració errònia de les neurones i altera la morfologia, el citoesquelet i la funcionalitat d’aquestes cèl·lules del sistema nerviós central.

 

L’article estudia per primer cop l’activitat de l’NCAM2 en el còrtex i l’hipocamp, unes estructures cerebrals on la funció d’aquest factor encara era desconeguda. Està dirigit pels experts Eduardo Soriano i Lluís Pujades, de la Facultat de Biologia i l’Institut de Neurociències (UBNeuro) de la Universitat de Barcelona, el Centre d’Investigació Biomèdica en Xarxa sobre Malalties Neurodegeneratives (CIBERNED) i el Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), i té com a primer autor l’investigador Antoni Parcerisas, membre també d’aquestes institucions.


En el treball també hi participen experts de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), l’IRB Barcelona, The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), el CSIC, l’IDIBAPS i la Universitat de Califòrnia a Davis (Estats Units). 


Proteïna NCAM2: una funció desconeguda en el còrtex i l’hipocamp

La glicoproteïna NCAM2 és una molècula d’adhesió que està present en tots els vertebrats i que té una funció decisiva en l’organització dels circuits neuronals en el sistema nerviós central. Aquest factor s’expressa sobretot al cervell —des dels estadis embrionaris fins a la fase adulta— i més especialment en el bulb olfactori. Tradicionalment, tots els estudis anteriors s’havien centrat en el bulb olfactori i mostraven el paper clau de la proteïna en les sinapsis neuronals i en la compartimentació entre axons i dendrites en les neurones.

Fora del bulb olfactori, estudis recents han descrit la implicació de l’NCAM2 en la formació i el creixement de neurites en neurones corticals, en la pèrdua de sinapsis en neurones hipocampals —per efecte del pèptid amiloide en el cas de la malaltia d’Alzheimer— i en la proliferació dels progenitors neuronals a la medul·la espinal.



El nou treball descriu per primer cop la funció de l’NCAM2 i els fenotips observats en el desenvolupament del còrtex i l’hipocamp, un procés altament complex i regulat per moltes proteïnes. «En l’estudi constatem que una pèrdua d’NCAM2 origina una migració i un posicionament erronis de les neurones —no s’incorporen a la capa corresponent— i altera també la morfologia neuronal i les característiques del citoesquelet de les cèl·lules nervioses», detalla l’investigador Antoni Parcerisas.

«En el fenotip neuronal —apunta Parcerisas— observem un arbre dendrític alterat, més petit i amb moltes dendrites més petites i curtes, i un axó amb més ramificacions. En certs casos, algunes neurones també presenten problemes de polarització neuronal».

Un factor essencial en la citoarquitectura neuronal


El nou estudi sobre neurobiologia del cervell aplica diferents abordatges experimentals —tècniques in vitro o in vivo i experiments de filmació en viu (live-imaging)— per conèixer com evolucionen les neurones. Segons les conclusions, la isoforma NCAM2.1 interacciona de manera directa o indirecta amb el citoesquelet cel·lular i modula la dinàmica dels seus components —microtúbuls i proteïnes—, que són essencials per al procés de migració i desenvolupament de la neurona.

Així, la pèrdua d’NCAM2 provocaria la retracció de les dendrites existents i alteraria el citoesquelet cel·lular (menor estabilitat i dinàmica alterada de formació de microtúbuls). Aquesta hipòtesi queda reforçada pel fet que quan s’afegeix taxol al medi —un agent químic que potencia l’estabilitat dels microtúbuls— es pot revertir el fenotip generat per la pèrdua d’NCAM2.

D’altra banda, l’NCAM2.1 també té capacitat per interactuar amb diverses proteïnes que regulen l’estabilitat del citoesquelet, per exemple MAP2 i 14-3-3. En concret, l’NCAM2.1 formaria un complex proteic amb MAP2 i 14-3-3 que facilita els processos d’estabilització del citoesquelet de microtúbuls essencial per al desenvolupament de l’arbre dendrític.

Quin paper té la proteïna NCAM2 en la polarització neuronal?


La dinàmica i l’organització dels microtúbuls del citoesquelet són fonamentals per mantenir la polarització neuronal, que defineix les diferències morfològiques i funcionals entre axons i dendrites i permet la transmissió de l’impuls nerviós.

Tot i que encara no es coneix la via de participació de l’NCAM2 en processos de polarització neuronal, «també hem constatat que un dèficit d’NCAM2 condueix a l’aparició de múltiples estructures axonals (en comptes d’un únic axó com seria esperable) a causa dels canvis originats en les dinàmiques del citoesquelet de la neurona. Per tant, l’NCAM2 és un factor necessari durant el procés de polarització neuronal per donar estabilitat a les estructures en formació i permetre així la diferenciació d’una neurita en axó», apunta Parcerisas.

Dèficit de proteïna NCAM2 i patologies del desenvolupament cognitiu

La proteïna NCAM2 presenta un patró d’expressió característic de les proteïnes involucrades en morfogènesi neuronal i sinaptogènesi. En paral·lel, el patró d’expressió d’NCAM2 també presenta canvis en la localització cel·lular segons els estadis de desenvolupament neuronal.

«Un dèficit d’aquesta proteïna —a escala genòmica o proteínica— podria originar alteracions neuronals en diferents etapes del desenvolupament. En aquest context, alguns genetistes apunten que la pèrdua de l’NCAM2 podria ser l’origen d’alteracions cognitives en pacients amb espectre d’autisme i o amb problemes de neurodesenvolupament», apunten els autors.

«Seria important impulsar nous estudis genètics i proteòmics en pacients amb patologies de neurodesenvolupament per ajudar a determinar millor les causes d’aquestes malalties. En cas que es confirmés la hipòtesi que relaciona aquestes patologies amb el dèficit en la proteïna NCAM2, es podria plantejar la recerca de noves dianes moleculars que ajudin a regular les vies de senyalització o els processos cel·lulars afectats», conclouen els autors del treball. 


Referència de l’article:


Parcerisas, A.; Pujadas, L.; Ortega-Gascó, A.; Perelló-Amorós, B.; Viais, R.; Hino, K.; Figueiro-Silva, J.; La Torre, A.; Trullás, R.; Simó, S.; Lüders, J.; Soriano, E. «NCAM2 Regulates Dendritic and Axonal Differentiation through the Cytoskeletal Proteins MAP2 and 14-3-3». Cerebral Cortex, febrer de 2020. Doi: https://doi.org/10.1093/cercor/bhz342


 

Comparteix-la a:
| Més |
  • Segueix-nos:
  • botó per accedir al facebook de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al twitter de la universitat de barcelona
  • botó per accedir a l'instagram de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al linkedin de la Universitat de Barcelona
  • botó per accedir al youtube de la universitat de barcelona
  • botó per accedir al google+ de la universitat de barcelona
  • ??? peu.flickr.alt ???
Membre de la Reconeixement internacional de l'excel·lència HR Excellence in Research logo del ∞ - League of European Research Universities logo del bkc - campus excel·lència logo del health universitat de barcelona campus

© Universitat de Barcelona