NCAM2 protein spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Strukturen für kognitives lernen

NCAM2 protein spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung von Strukturen für kognitives lernen

2020-03-13

Das Molekül NCAM2, ein Glykoprotein aus der Superfamilie der Immunglobuline, ist ein entscheidender Faktor in der Entstehung des zerebralen Kortex, neuronale Morphogenese und die Bildung von neuronalen Schaltkreisen im Gehirn, entsprechend der neuen Studie veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cerebral Cortex. Das Defizit in der NCAM2 führt eine falsche migration von Neuronen und verändert die Morphologie und das zytoskelett und die Funktionalität dieser Zellen in das zentrale Nervensystem.

Diese Forscher untersuchten die Aktivität von NCAM2 in der cortex und der hippocampus, Gehirn Strukturen, in denen die Funktion dieser Faktor war bisher unbekannt. Die Studie wird geleitet von Eduardo Soriano und Lluís Pujades von der Fakultät für Biologie und am Institut für Neurowissenschaften der UB (UBNeuro), das Netz-Zentrum für Biomedizinische Forschung in Neurodegenerative Erkrankungen (CIBERNED) und Vall d ‚ Hebron Research Institute (VHIR). Der erste Autor der Studie ist der Forscher Antoni Parcerisas, Mitglied der oben genannten Zentren.

Andere Teilnehmer dieser Studie sind die Experten von der katalanischen Institution für Forschung und Fortgeschrittene Studien (ICREA), Institut für Forschung in der Biomedizin (IRB Barcelona), Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), dem spanischen Nationalen Forschungsrat (CSIC), das August Pi i Sunyer Biomedical Research Institute (IDIBAPS) und die University of California in Davis (USA).

NCAM2: ein unbekannter Funktion in der cortex und der hippocampus

Die NCAM2 Glykoprotein ist ein Zell-Adhäsions-Molekül, das in allen Wirbeltieren, und spielt eine entscheidende Rolle in der Organisation der neuronalen Verschaltungen im zentralen Nervensystem. Dieser Faktor ist weitgehend im Gehirn exprimiert –aus embryonalen Phasen bis zum Erwachsenenalter – und besonders in den riechkolben. Traditionell werden alle früheren Studien konzentrierten sich auf die olfaktorische Birne und bewiesen eine wichtige Rolle des proteins in der neuronalen Synapsen und neuronalen Abschottung zwischen Axonen und Dendriten. Aktuelle Studien beschrieben, die Beteiligung der NCAM2 in die Bildung und das Wachstum von neurites in kortikalen Neuronen, die den Verlust der synapsis in hippokampalen Neuronen –verursacht durch amyloid Beta-Peptid in der Alzheimer-Krankheit – und die proliferation von neuronalen Vorläuferzellen in das Rückenmark.

Die neue Studie beschreibt zum ersten mal die Funktion von NCAM2 und die beobachteten Phänotypen in der Entwicklung des cortex und der hippocampus, ein sehr komplexer Prozess, reguliert durch viele Proteine. „In der Studie, die wir bestätigen, dass ein Verlust von NCAM2 schafft eine falsche migration und die position der Neuronen –diese wollen sich nicht an die entsprechenden layer – und es ändert sich auch die neuronale Morphologie und die Funktionen, die das zellskelett von Nervenzellen“, betont der Forscher Antoni Parcerisas. „In den neuronalen Phänotyp, sehen wir eine veränderte Dendritische Baum –kleiner und mit vielen kleinen und kurzen Dendriten und einem axon mit mehr Verzweigungen. In bestimmten Fällen, einige Neuronen zeigen Probleme der neuronalen Polarisierung.“

Ein wesentlicher Faktor in der neuronalen cytoarchitecture

Eine neue Studie über Gehirn, die Neurobiologie wendet mehrere experimentelle Ansätze –in-vitro-und in-vivo-Techniken und live-imaging-Experimente– zu sehen, wie sich Nervenzellen entwickeln. Gemäß den Schlussfolgerungen, die isoform NCAM2.1 interagiert direkt und indirekt mit der Zelle zytoskeletts und es moduliert die Dynamik Ihrer Komponenten –Mikrotubuli und Proteine, die wesentlich für die migration und Entwicklung der neuron.

Der Verlust von NCAM2 würde dazu führen, die Rücknahme der vorhandenen Dendriten und ändern würde die Zelle zytoskeletts (geringere Stabilität und verändert die Dynamik der Mikrotubuli-Bildung). Diese Hypothese wird unterstützt durch die Tatsache, dass bei der Taxol –chemisches Mittel, das steigert die Mikrotubuli-Stabilität – Hinzugefügt wird, kann Umgekehrt der Phänotyp generiert, der durch den Verlust NCAM2.

Darüber hinaus NCAM2.1 kann auch die Interaktion mit mehreren Proteinen, die Regulierung der Stabilität des zytoskeletts, wie MAP2 und 14-3-3. Insbesondere NCAM2.1 form ein protein-Komplex mit MAP2 und 14-3-3 zu lindern, würden die Prozesse der Stabilisierung der Mikrotubuli-zytoskelett essentiell für die Entwicklung des dendritischen Baums.

Welche Rolle spielt NCAM2 spielen in der neuronalen Polarisierung?

Die Dynamik und Organisation von zytoskelett Mikrotubuli sind essentiell zur Aufrechterhaltung der neuronalen Polarisierung, die definiert die morphologischen und funktionellen Unterschiede zwischen Axonen und Dendriten und ermöglicht die übertragung der nervösen impulse.

Obwohl die NCAM2 Teilnahme Weg ist unbekannt, in den neuronalen Polarisierung Prozesse, „beobachteten wir ein Defizit von NCAM2 führt zu der Erscheinung der multiplen axonalen Strukturen (anstelle von einem axon nur, wie erwartet) aufgrund der änderungen, die in die Dynamik der Neuronen das zytoskelett. Daher NCAM2 ist ein notwendiger Faktor im Prozess der neuronalen Polarisierung zu bieten Strukturen mit Stabilität und ermöglichen die Differenzierung der neurite in axon“, stellt Parcerisas.

Defizit von NCAM2 protein und kognitive Entwicklungs-Pathologien

NCAM2 stellt einen Ausdruck Muster, die typisch von diese Proteine involviert in der neuronalen Morphogenese und synaptogenese. Außerdem ist das Expressionsmuster von NCAM2 zeigt Veränderungen in der Zelle Speicherort, abhängig von der neuronalen Entwicklungsphasen.

„Ein Defizit von diesem protein zu einer genomischen oder protein-Skala würde dazu führen neuronale Veränderungen in verschiedenen Entwicklungsphasen. In diesem Zusammenhang sind einige Genetik beachten Sie, dass der Verlust von NCAM2 könnte der Ursprung von kognitiven Veränderungen bei Patienten mit Autismus-Spektrum-Störungen und Entwicklungsstörungen Probleme,“ beachten die Autoren.