Resumen: Los investigadores han identificado una proteína crítica, FAM81A, que desempeña un papel clave en la formación de grupos de proteínas postsinápticas, esenciales para la función sináptica en el cerebro. Al analizar 35 estudios previos, el equipo descubrió la presencia constante de FAM81A en la densidad postsináptica, una estructura proteica compleja vital para la transmisión de señales en las neuronas.

La interacción de esta proteína con las principales proteínas postsinápticas y su implicación en la separación de fases líquido-líquido resaltan su importancia en el mantenimiento de la actividad sináptica. Los hallazgos no sólo contribuyen a nuestra comprensión de los mecanismos sinápticos, sino que también abren nuevas vías para explorar la evolución de las funciones cognitivas en los vertebrados superiores y sus posibles implicaciones para las enfermedades neuropsiquiátricas.

Hechos clave:

1. El papel crucial de FAM81A en las sinapsis: FAM81A interactúa con proteínas postsinápticas clave, regulando su ensamblaje e impactando la función neuronal.
2. Primera caracterización integral: Este estudio proporciona la primera caracterización completa de FAM81A, destacando su participación en la formación y actividad de la densidad sináptica.
3. Perspectivas evolutivas: La divergencia evolutiva entre FAM81A y sus homólogos entre especies sugiere su papel único en las funciones cognitivas de los cerebros de los vertebrados superiores.

Fuente: Universidad de Kobe

Se descubrió que una proteína que aparece en grupos de proteínas postsinápticas es crucial para su formación. El descubrimiento de la Universidad de Kobe identifica un nuevo actor clave en la función sináptica y arroja la primera luz sobre su papel y evolución celular previamente no caracterizados.

Lo que sucede en la sinapsis, la conexión entre dos neuronas, es un factor clave en el funcionamiento del cerebro. La transmisión de señales de la neurona presináptica a la postsináptica está mediada por proteínas y su desequilibrio puede provocar enfermedades neuropsiquiátricas como depresión grave, autismo o dependencia del alcohol.

Sin embargo, debido a la gran diversidad de proteínas presentes en esta unión, muchas aún no han sido estudiadas y muchas veces no está claro si las encontradas anteriormente realmente pertenecen allí o si son simplemente impurezas resultantes del proceso de análisis.

Una estructura particularmente notable directamente debajo de la membrana postsináptica es la llamada «densidad postsináptica», un grupo de posiblemente miles de proteínas diferentes.

Para arrojar algo de luz sobre la densidad postsináptica, el neurofisiólogo TAKUMI Toru de la Universidad de Kobe y su grupo compararon primero 35 conjuntos de datos de estudios anteriores sobre el fenómeno para descubrir qué proteínas no caracterizadas aparecen de manera consistente.

KAIZUKA Takeshi, el primer autor del artículo, explica: “Establecimos un proceso analítico para unificar y alinear estructuras de proteínas en diferentes conjuntos de datos. Esto resultó en la identificación de una proteína sináptica mal caracterizada que se detectó en más de 20 de estos conjuntos de datos”.

Esto sugirió que la proteína, que lleva la etiqueta FAM81A, probablemente sea relevante para la función de toda la estructura, por lo que el equipo analizó sus interacciones con otras proteínas, su distribución dentro y alrededor de las neuronas, y su efecto sobre la forma y función de neuronas. , el mecanismo de su función y su evolución. En definitiva, han dado a esta proteína su primera caracterización completa.

Takumi resume sus resultados, ahora publicados en la revista Biología PLoS, “El hallazgo importante es que FAM81A interactúa con al menos tres proteínas postsinápticas principales y modula su condensación. Esto sugiere que FAM81A es un factor regulador importante en la densidad postsináptica”.

El grupo pudo confirmar que FAM81A facilita la condensación de proteínas clave en un orgánulo sin membrana mediante la separación de fases líquido-líquido, un proceso en el que las moléculas que interactúan fuertemente excluyen elementos del medio circundante, y que la ausencia de la proteína conduce a una significativa Disminución de la actividad en neuronas cultivadas.

Los humanos tenemos dos copias relacionadas del gen, FAM81A Es FAM81B. Sin embargo, mientras FAM81A se expresa en el cerebro, FAM81B se expresa sólo en los testículos. Además, las aves y los reptiles también tienen dos copias del gen, pero los anfibios, los peces y los invertebrados sólo tienen una y su expresión no se localiza en un solo tejido.

“Curiosamente, parece que la conservación evolutiva de la función FAM81A en la sinapsis es limitada en comparación con otras moléculas sinápticas, ya que el homólogo de FAM81A en los peces no se detecta en la sinapsis. Esto sugiere que FAM81A puede ser una proteína clave para comprender las funciones cognitivas de los cerebros de los vertebrados superiores”, afirma Kaizuka.

Pero su trabajo fue sólo el primer paso. Para comprender verdaderamente el papel de la proteína, es necesario estudiar su función en el complejo entorno del cerebro. Por ello, el equipo de investigación de la Universidad de Kobe quiere crear modelos de ratón sin el gen FAM81A y estudiar sus implicaciones tanto para el funcionamiento de las sinapsis como para el comportamiento del organismo.

Financiación: Esta investigación fue apoyada por la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (subvención JP16H06463, JP18K14830, JP22H04981, JP23H04233), la Agencia Japonesa de Ciencia y Tecnología (JPMJMS2299) y la Fundación Científica Takeda.

Se llevó a cabo en colaboración con investigadores de la Universidad de Edimburgo, la Universidad de Kioto y la Universidad de Sheffield.

Sobre esta noticia de investigación en genética y neurociencia

Autor: Daniel Schenz
Fuente: Universidad de Kobe
Contacto: Daniel Schenz – Universidad de Kobe
Imagen: La imagen está acreditada a Neuroscience News.

Investigacion original: Acceso libre.
“FAM81A es una proteína postsináptica que regula la condensación de proteínas postsinápticas mediante la separación de fases líquido-líquido”por TAKUMI Toru et al. Más biología

Abstracto

FAM81A es una proteína postsináptica que regula la condensación de proteínas postsinápticas mediante la separación de fases líquido-líquido

Los análisis proteómicos de la densidad postsináptica (PSD), una especialización de proteínas debajo de la membrana postsináptica de las sinapsis excitadoras, han identificado varios miles de proteínas.

Aunque las proteínas con funciones predecibles han sido bien estudiadas, las proteínas funcionalmente no caracterizadas se descuidan en gran medida. En este estudio, realizamos un metanálisis completo de 35 conjuntos de datos de proteomas PSD, que cubren un total de 5869 proteínas.

Empleando una metodología de clasificación, identificamos 97 proteínas que siguen estando caracterizadas de forma inadecuada. A partir de esta selección, centramos nuestro análisis detallado en la proteína mejor clasificada, FAM81A.

FAM81A interactúa con las proteínas PSD, incluidos los receptores PSD-95, SynGAP y NMDA, y promueve la separación de fases líquido-líquido de estas proteínas en células cultivadas o in vitro. La regulación negativa de FAM81A en neuronas cultivadas provoca una disminución en el tamaño de los puntos de PSD-95 y la frecuencia de activación neuronal.

Nuestros hallazgos sugieren que FAM81A desempeña un papel crucial a la hora de facilitar la interacción y el ensamblaje de proteínas dentro del PSD, y su presencia es importante para mantener la función sináptica normal.

Además, nuestra metodología destaca la necesidad de una mayor caracterización de numerosas proteínas sinápticas que aún carecen de una comprensión completa.