Approfondimenti sulle posizioni della proteina PSD95 nel cervello
Nuove scoperte rivelano che le proteine PSD95 sono più diffuse di quanto si pensasse in precedenza.
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Indice
Le Sinapsi sono le connessioni tra le cellule nervose nel nostro cervello. Giocano un ruolo importante nel modo in cui pensiamo e apprendiamo. All'interno delle sinapsi, ci sono Proteine speciali organizzate in gruppi. Queste proteine aiutano a inviare segnali tra le cellule nervose e ad adattare il modo in cui questi segnali funzionano nel tempo. Capire queste proteine e come sono messe insieme è fondamentale per capire come funziona il nostro cervello.
Il Ruolo di PSD95 nelle Sinapsi
Una delle proteine importanti nelle sinapsi si chiama PSD95. Questa proteina è presente in grandi quantità ed è cruciale per inviare segnali e apprendere. I ricercatori hanno scoperto che PSD95 forma gruppi di proteine che aiutano a collegare le cellule nervose. Utilizzando tecniche di imaging avanzate, gli scienziati sono riusciti a vedere come PSD95 è disposto in queste connessioni.
Tecniche di Imaging Avanzate
I ricercatori hanno sviluppato nuovi metodi per analizzare la struttura di PSD95 nei dettagli. Uno di questi metodi, chiamato microscopia a localizzazione di singola molecola (SMLM), permette agli scienziati di vedere quante di queste proteine ci sono in una specifica area del cervello. Tuttavia, questa tecnica ha limitazioni perché di solito analizza campioni in due dimensioni e potrebbe perdere dettagli importanti negli spazi tridimensionali.
Per superare questo limite, gli scienziati hanno deciso di usare una tecnica più recente chiamata microscopia a funzione di diffusione a doppia elica (DHPSF). Questo metodo può esaminare i tessuti in tre dimensioni, offrendo una visione più chiara su come sono organizzate le proteine PSD95 nel cervello.
Risultati su PSD95 nei Tessuti Cerebrali
Utilizzando la microscopia DHPSF, i ricercatori sono riusciti ad analizzare milioni di proteine PSD95 in diverse aree del cervello. Hanno scoperto che molte proteine PSD95 non si trovano solo nei loro gruppi abituali, ma sono diffuse in modo “diffuso” nel tessuto cerebrale. Questo significa che mentre sono attive nelle sinapsi, una grande quantità di queste proteine si trova al di fuori delle sinapsi, probabilmente in strutture nervose vicine.
La Struttura dei Gruppi di PSD95
Gli studi hanno mostrato che PSD95 forma nanogruppi, che sono piccoli gruppi di proteine. Questi nanogruppi possono avere dimensioni e forme diverse, e aiutano a gestire come vengono inviati e ricevuti i segnali attraverso le sinapsi. I ricercatori hanno scoperto che la densità e la disposizione di questi gruppi possono dirci molto su come le diverse parti del cervello lavorano insieme.
Esplorare la Popolazione Diffusa di PSD95
Guardando più da vicino il PSD95 diffuso, i ricercatori hanno scoperto che questa popolazione di proteine non è distribuita casualmente, ma ha una certa ordine. Hanno trovato che molte di queste proteine sono vicine tra loro, suggerendo che potrebbero formare gruppi più piccoli o “supercomplessi” anche al di fuori delle sinapsi principali.
Nella loro analisi, hanno scoperto che oltre il 90% delle proteine PSD95 si trova al di fuori delle strutture sinaptiche, indicando che una parte significativa di queste proteine non è nelle posizioni previste. Questo solleva domande sui loro ruoli nella funzione cerebrale e su come potrebbero contribuire all'apprendimento e alla memoria.
L'Importanza dei Risultati
Questa nuova comprensione mette in discussione le idee precedenti su dove si trovano le proteine PSD95 e cosa fanno. Suggerisce che la maggior parte di queste proteine potrebbe avere ruoli oltre la visione tradizionale della funzione sinaptica, influenzando possibilmente le cellule vicine e aiutando a mantenere la salute e la funzione delle sinapsi nel tempo.
Inoltre, la diffusione delle proteine PSD95 in tutto il cervello potrebbe avere implicazioni su come vengono elaborate e ricordate le informazioni. La presenza di queste proteine in uno stato disperso potrebbe consentire risposte e aggiustamenti più rapidi nell'attività cerebrale.
Direzioni Future nella Ricerca
I risultati aprono possibilità entusiasmanti per la ricerca futura. Capire come queste proteine PSD95 diffuse interagiscono con altre molecole potrebbe far luce sui loro ruoli in varie funzioni e condizioni cerebrali. Gli scienziati sono ora motivati a esplorare come la localizzazione e il comportamento di PSD95 e di altre proteine cambiano in diverse situazioni, come durante l'apprendimento o nelle malattie cerebrali.
Conclusione
La ricerca su PSD95 e sulla sua organizzazione nel cervello ha rivelato un quadro complesso che va oltre le visioni tradizionali. La scoperta di una popolazione significativa di proteine PSD95 esistenti al di fuori delle sinapsi suggerisce nuovi ruoli per queste proteine nella funzione cerebrale. Mentre i ricercatori continuano a indagare, potrebbero scoprire informazioni vitali che migliorano la nostra comprensione del cervello e di come funziona, portando potenzialmente a nuovi approcci nel trattamento di disturbi cerebrali e nel miglioramento dell'apprendimento e della memoria.
Capire come proteine come PSD95 operano nel cervello potrebbe aiutare a svelare alcuni dei misteri delle nostre capacità cognitive e delle complesse reti che ci permettono di pensare, imparare e ricordare.
Titolo: 3D super-resolution imaging of PSD95 reveals an abundance of diffuse protein supercomplexes in the mouse brain
Estratto: PSD95 is an abundant scaffolding protein that assembles multiprotein complexes controlling synaptic physiology and behavior. Confocal microscopy has previously shown that PSD95 is enriched in the postsynaptic terminals of excitatory synapses and 2D super-resolution microscopy further revealed that it forms nanoclusters. In this study, we utilized 3D super-resolution microscopy to examine the nanoarchitecture of PSD95 in the mouse brain, characterizing over 8 million molecules. While we were able to identify structural subtypes previously reported, imaging in 3D allowed us to classify these with higher accuracy. Furthermore, 3D super-resolution microscopy enabled the quantification of protein levels, revealing an abundance of PSD95 molecules existed outside of synapses as a diffuse population of supercomplexes, containing multiple copies of PSD95. Further analysis of the supercomplexes containing two units identified two populations: one that had PSD95 molecules separated by 39 {+/-} 2 nm, and a second with a separation of 94 {+/-} 27 nm. These results suggest that PSD95 supercomplexes containing multiple protein copies assemble outside the synapse and then integrate into the synapse to form a supramolecular nanocluster architecture.
Autori: Steven F Lee, S. Daly, E. Bulovaite, A. Handa, K. Morris, L. Muresan, C. Adams, T. Kaizuka, A. Kitching, A. Spark, G. Chant, K. O'Holleran, S. G. N. Grant, M. H. Horrocks
Ultimo aggiornamento: 2024-10-15 00:00:00
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.14.617231
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.14.617231.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.
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