Grupp inom cellulär neurovetenskap gör djupdykning i aktiveringsinducerade strukturella förändringar i nervceller
Neuronen är en polariserad cell som först integrerar synaptiska intryck över cellkroppen och dendriterna. Axoninitialsegmentet (AIS) är strategiskt placerat mellan de somatodendritiska och axonala avdelningarna och samlar in information och ”bestämmer” vilka signaler som ska föras vidare.
AIS genererar aktionspotentialerna och separerar axonen från cellkroppen för att bibehålla dess molekylära identitet. AIS:s längd och placering avgör hur starka synpunkter som kommer att framföras. Genererade axonpotentialer färdas längs axonerna för att tas emot av andra nervceller.
Det viktigaste organisatörsproteinet i AIS är ankyrin G, som är kopplat till aktincytoskelettet via betaIV-spektrin. Aktinstrukturer har varit inblandade i olika AIS-funktioner, inklusive strukturellt underhåll av AIS.
AIS kan omorganiseras och omlokaliseras i stor skala på ett sätt som är beroende av neuronaktiviteten. Detta ger nervcellerna ett sätt att reglera och balansera sin produktion till ständigt föränderliga intryck.
Vi antog att AIS aktincytoskelett dynamiskt omorganiseras vid neuronal aktivering och att denna omorganisering möjliggör en omorganisering av de andra AIS-proteinerna.
AIS aktincytoskelett är svagt och inga tydliga aktinstrukturer kan identifieras med hjälp av traditionella tekniker för ljusmikroskopi. Därför avbildade vi de fina strukturerna i aktincytoskelettet med hjälp av SIM-tekniken (Structured Illumination Microscopy) med superupplösning.
Våra resultat tyder på att en aktiv omorganisering av aktincytoskelettet krävs för att AIS ska kunna uppnå korrekt plasticitet. Vi föreslår en arbetsmodell i tre steg: 1) destabilisering av aktinringar som möjliggör högre rörlighet för AIS-proteiner, 2) translokation av transmembran- och andra AIS-proteiner, och sedan 3) återstabilisering av strukturen (figur).
Studien, som har letts av doktoranden David Micinski, publiceras nu online i Frontiers in Molecular Neuroscience: https://frontiersin.org/articles/10.3389/fnmol.2024.1376997/full
