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A família Noelin de proteínas secretadas liga-se à porção externa dos receptores de glutamato AMPA e os estabiliza na membrana celular neuronal, processo necessário para a transmissão de sinais de força total entre os neurônios, de acordo com um estudo em camundongos do National Eye Institute (NEI ) e a Universidade de Freiberg, Alemanha. Sem essa rede externa de proteínas estabilizadoras, os receptores AMPA não são mais retidos na sinapse, levando a sinais sinápticos fracos e de curta duração. As descobertas não apenas fornecem informações sobre processos como aprendizado e memória, mas também sobre o desenvolvimento de condições que causam cegueira, como o glaucoma. O estudo foi publicado na revista neurônio. O NEI faz parte dos Institutos Nacionais de Saúde.
“Este estudo mostra que as Noelinas têm um trabalho crucial no apoio à função sinapse no cérebro e em outros tecidos neurais como a retina do olho”, disse Stanislav Tomarev, Ph.D., chefe da Seção de Biologia Celular do Gânglio Retiniano do NEI e co-autor sênior do relatório.
Os neurônios transmitem sinais de uma célula para a próxima por meio de sinapses, pontos de conexão especializados entre as duas células. As principais sinapses excitatórias no cérebro são glutamatérgicas, o que significa que elas usam o mensageiro químico glutamato para transmitir seus sinais através da sinapse. A célula “enviadora” pré-sináptica emite glutamato, que viaja através da fenda sináptica e é detectado por receptores de glutamato na célula “receptora” pós-sináptica. Esses receptores de glutamato são canais iônicos; quando os canais detectam o glutamato, eles se abrem, gerando um novo sinal neuronal dentro da célula pós-sináptica. Para gerar um sinal forte, receptores suficientes devem estar presentes no local correto da superfície da célula na sinapse.
Em um novo estudo, uma equipe de pesquisadores liderada por Tomarev e Bernd Fakler, MD, da Universidade de Freiberg, usou métodos bioquímicos e genéticos para explorar a complexa rede de proteínas extracelulares mantendo a localização dos receptores de glutamato do tipo AMPA nas sinapses neurais.
Os pesquisadores primeiro pegaram tecido cerebral de camundongos e isolaram as membranas celulares e suas proteínas anexas. Usando espectroscopia de massa e técnicas analíticas especializadas, a equipe descobriu quais proteínas estavam associadas aos receptores AMPA nessas membranas. A família de proteínas Noelin (principalmente Noelin 1, mas também Noelins 2 e 3, também conhecidas como Olfactomedins 1, 2 e 3, respectivamente), foram fortemente associadas aos receptores AMPA. Os pesquisadores também descobriram proteínas secretadas e ancoradas na membrana, como Neuritina e Brorin, que são conhecidas por estarem presentes nas sinapses.
Para entender melhor como as Noelinas ajudam a regular a atividade neuronal, os pesquisadores desenvolveram camundongos sem as três proteínas Noelinas. Sem a presença de Noelins, as sinapses no hipocampo do camundongo tinham muito menos receptores de glutamato AMPA. E quando os pesquisadores tentaram estimular os neurônios sem Noelins, os sinais neuronais foram muito mais baixos do que o normal.
No entanto, os sinais neuronais não eram apenas mais baixos. Uma das etapas principais na formação da memória é a sinalização neuronal de longo prazo, também conhecida como potencialização de longo prazo. Isso é alcançado por meio do recrutamento e estabilização de receptores de glutamato adicionais na sinapse ao longo do tempo, levando a um sinal sustentado através do neurônio. Nos cérebros de camundongos sem Noelins, essa estabilização não ocorreu, o que significa que não apenas os sinais neurais eram baixos, mas também de curta duração.
“Embora este primeiro estudo tenha mostrado o papel das Noelinas no cérebro, essas proteínas também são altamente prevalentes na retina”, disse Tomarev. “Nossa próxima tarefa é entender como as mudanças nessas redes de proteínas secretadas contribuem para o desenvolvimento de distúrbios da retina, incluindo o glaucoma”.
O estudo foi financiado pela German Research Foundation e pelo National Eye Institute Intramural Program. Sami Boudkkazi, Jochen Schwenk e Naoki Nakaya compartilharam a autoria principal do estudo.
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