La proteína NCAM2 es un factor vital en la formación de la corteza cerebral, la morfogénesis neuronal

La molécula NCAM2, una glucoproteína de la superfamilia de inmunoglobulinas, es un factor vital en la formación de la corteza cerebral, la morfogénesis neuronal y la formación de circuitos neuronales en el cerebro, como se afirma en el nuevo estudio publicado en la revista Cerebral Cortex . El déficit de NCAM2 provoca una migración incorrecta de las neuronas y altera la morfología, el citoesqueleto y la funcionalidad de estas células en el sistema nervioso central, según refiere este artículo revisado por el Dr. James Ives, M.Psych, y publicado originalmente por news-medical.net.

Este artículo estudia por primera vez la actividad de NCAM2 en la corteza y el hipocampo, estructuras cerebrales donde la función de este factor era hasta ahora desconocida. El estudio está dirigido por los expertos Eduardo Soriano y Lluís Pujades, de la Facultad de Biología y el Instituto de Neurociencias de la Universidad de Barcelona (UBNeuro), el Centro de Red de Investigación Biomédica en Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED) y el Vall d’Hebron Instituto de Investigación (VHIR). El primer autor del estudio es el investigador Antoni Parcerisas, miembro de los centros mencionados.

Otros participantes en este estudio son los expertos de la Institución Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA), el Instituto de Investigación en Biomedicina (IRB Barcelona), el Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona (BIST), el Consejo Nacional de Investigación de España (CSIC) , el Instituto de Investigación Biomédica August Pi i Sunyer (IDIBAPS) y la Universidad de California en Davis (Estados Unidos).

NCAM2: una función desconocida en la corteza y el hipocampo

La glicoproteína NCAM2 es una molécula de adhesión celular presente en todos los vertebrados y que juega un papel decisivo en la organización de los circuitos neuronales en el sistema nervioso central. Este factor se expresa en gran medida en el cerebro, desde las fases embrionarias hasta la edad adulta, y especialmente en el bulbo olfativo.

Tradicionalmente, todos los estudios anteriores se centraron en el bulbo olfativo y demostraron un papel clave de la proteína en las sinapsis neuronales y la compartimentación neuronal entre axones y dendritas. Estudios recientes describieron la participación de NCAM2 en la formación y crecimiento de neuritas en las neuronas corticales, en la pérdida de sinapsis en las neuronas del hipocampo, causada por el péptido amiloide en la enfermedad de Alzheimer, y la proliferación de progenitores neuronales en la médula espinal.

El nuevo estudio describe por primera vez la función de NCAM2 y los fenotipos observados en el desarrollo de la corteza y el hipocampo, un proceso altamente complejo regulado por muchas proteínas.

» En el estudio confirmamos que una pérdida de NCAM2 crea una migración y una posición incorrecta de las neuronas, que no se unen a la capa correspondiente, y también altera la morfología neuronal y las características del citoesqueleto de las células nerviosas «. – Antoni Parcerisas, investigador –

«En el fenotipo neuronal -añadió Parcerisas- vemos un árbol dendrítico alterado, más pequeño y con muchas dendritas pequeñas y cortas, y un axón con más ramas. En ciertos casos, algunas neuronas también muestran problemas de polarización neuronal».

Un factor esencial en la citoarquitectura neuronal.

Un nuevo estudio sobre neurobiología cerebral aplica varios enfoques experimentales, técnicas in vitro e in vivo y experimentos de imágenes en vivo, para ver cómo evolucionan las neuronas. Según las conclusiones, la isoforma NCAM2.1 interactúa directa e indirectamente con el citoesqueleto celular y modula la dinámica de sus componentes, microtúbulos y proteínas, que son esenciales para el proceso de migración y desarrollo de la neurona.

La pérdida de NCAM2 provocaría la retracción de las dendritas existentes y alteraría el citoesqueleto celular (menor estabilidad y dinámica alterada de la formación de microtúbulos). Esta hipótesis está respaldada por el hecho de que cuando se agrega Taxol, un agente químico que aumenta la estabilidad de los microtúbulos, puede revertir el fenotipo generado por la pérdida de NCAM2.

Además, NCAM2.1 también puede interactuar con varias proteínas que regulan la estabilidad del citoesqueleto, como MAP2 y 14-3-3. En particular, NCAM2.1 formaría un complejo de proteínas con MAP2 y 14-3-3 que facilitaría los procesos de estabilización del citoesqueleto de microtúbulos, esenciales para el desarrollo del árbol dendrítico.

¿Qué papel juega NCAM2 en la polarización neuronal?

La dinámica y la organización de los microtúbulos del citoesqueleto son esenciales para mantener la polarización neuronal, que define las diferencias morfológicas y funcionales entre axones y dendritas y permite la transmisión del impulso nervioso.

Aunque la vía de participación de NCAM2 es desconocida en los procesos de polarización neuronal, «observamos que un déficit de NCAM2 conduce a la aparición de múltiples estructuras axonales (en lugar de un solo axón, como se esperaba) debido a los cambios que ocurren en la dinámica del citoesqueleto neuronal Por lo tanto, NCAM2 es un factor necesario durante el proceso de polarización neuronal para proporcionar estabilidad a las estructuras y permitir la diferenciación de una neurita en el axón «, señala Parcerisas.

Déficit de proteínas NCAM2 y patologías cognitivas del desarrollo.
NCAM2 presenta un patrón de expresión que es típico de aquellas proteínas involucradas en la morfogénesis y la sinaptogénesis neuronal. Además, el patrón de expresión de NCAM2 muestra cambios en la ubicación celular dependiendo de las fases de desarrollo neuronal.

«Un déficit de esta proteína -en una escala genómica o proteica- causaría alteraciones neuronales en varias fases de desarrollo. En este contexto, algunas genéticas señalan que la pérdida de NCAM2 podría ser el origen de alteraciones cognitivas en pacientes con trastornos del espectro autista y neurodesarrollo problemas «, tenga en cuenta los autores.

«Sería importante promover nuevos estudios genéticos y proteómicos en pacientes con patologías del neurodesarrollo para ayudar a determinar las causas de estas enfermedades. En caso de que se confirmara esta hipótesis -si hubiera una relación entre estas patologías con el déficit de NCAM2- los investigadores podrían pensar sobre la investigación de nuevos objetivos moleculares para ayudar a regular las vías de señalización y los procesos celulares afectados «, concluyen los autores del nuevo estudio.

Fuente: Universidad de Barcelona

Referencia del diario: Parcerisas, A., et al. (2020) NCAM2 regula la diferenciación dendrítica y axonal a través de las proteínas del citoesqueleto MAP2 y 14-3-3. Corteza cerebral . doi.org/10.1093/cercor/bhz342.

Vía: News-medical