Les scientifiques de Scripps Research ont découvert des centaines de protéines qui sont constamment transportées dans le cerveau sain dans de petits sacs à membrane, révélant une nouvelle forme de communication entre les cellules cérébrales.Les résultats, publiés cette semaine dans la revueRapports cellulaires, pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les maladies neurologiques, y compris la maladie d'Alzheimer.
«C'est une toute nouvelle façon dont les cellules du cerveau peuvent communiquer entre elles qui n'ont jamais été intégrées auparavant dans la façon dont nous pensons à la santé et aux maladies», explique Hollis Cline, PhD, professeur de neurosciences de Scripps Research à Scripps.«Cela ouvre de nombreuses voies de recherche passionnantes."
Pour envoyer des signaux dans tout le cerveau, les neurones communiquent généralement en utilisant des produits chimiques appelés neurotransmetteurs, qui se déplacent d'une cellule à une cellule adjacente.Les hormones circulent également à travers le cerveau, affectant la croissance des cellules cérébrales et aidant à forger de nouvelles connexions entre les neurones.
Auparavant, les chercheurs avaient soupçonné qu'un petit nombre de protéines pouvaient se déplacer plus indépendamment autour du cerveau dans des cas isolés.Par exemple, les scientifiques étudiant la maladie d'Alzheimer ont révélé que la synucléine et le tau - deux protéines associées à la neurodégénérescence - pouvaient se déplacer entre les cellules dans le cerveau des animaux affectés par la maladie d'Alzheimer.Mais ils ne savaient pas si cela était lié à la maladie elle-même.D'autres équipes ont fourni des preuves qu'une protéine provenant d'une cellule peut être trouvée plus tard dans une autre;Ils n'ont pas pu éliminer la possibilité, cependant, que la protéine a été démontée dans ses blocs de construction d'acides aminés et réassemblé plus tard dans la cellule de destination.
Dans le nouvel ouvrage, Cline et ses collègues ont utilisé une méthode de marquage des protéines qui garantissaient que les protéines qui restent uniquement intactes.L'étiquette, une molécule de biotine, ne peut pas être réintégrée en nouvelles protéines si les protéines sont démontées.L'équipe de recherche a introduit l'étiquette dans les cellules ganglionnaires rétiniennes aux yeux des rats.Onze jours plus tard, ils ont examiné les cellules du cortex visuel, une zone du cerveau responsable du traitement de la vision et physiquement éloignée des cellules ganglionnaires rétiniennes.
L'équipe de Cline a ensuite isolé toutes les protéines du cortex visuel qui ont été marquées avec de la biotine. They found more than 200 proteins and collaborated with Scripps Research professor John Yates III, PhD, to identify each protein using mass spectrometry.
“Previous methods didn’t allow researchers to identify specific proteins being transported or watch the process at an ultrastructural level," says Lucio Schiapparelli, first author of the new paper and a former staff scientist at Scripps Research now at Duke University.«Donc, l'utilisation de cette nouvelle combinaison de stratégies de marquage et d'identification des protéines nous a permis de faire des progrès pour comprendre vraiment ce qui se passait avec ces protéines."
Les protéines identifiées comprenaient beaucoup de fonctions connues dans le cerveau, y compris le tau et la synucléine observées se déplaçant entre les cellules de la maladie d'Alzheimer.
“This is a confirmation that in the healthy brain, tau and synuclein — and their movement around the brain—is normal," says Cline."Mais avec la maladie d'Alzheimer, c'est une forme toxique de la protéine transportée entre les neurones."
Les chercheurs ont également utilisé un ensemble différent d'étiquettes de protéines pour montrer que, dans la plupart des cas, ces protéines étaient transportées entre les cellules à l'intérieur des exosomes - des compartiments enclins à la membrane remplis de protéines, comme des valises remplies de vêtements.Cette découverte peut aider à ouvrir la voie à d'autres chercheurs qui souhaitent suivre les mouvements de protéines dans d'autres domaines du cerveau, ainsi que pour comparer le transport des protéines interneuronal dans les cerveaux sains et malades.Alors que les nouveaux travaux ont été effectués dans le système visuel, Cline dit qu'il n'y a aucune raison de ne pas penser que les résultats atteignent davantage.
“There are likely proteins being shuttled around in this mechanism all throughout the brain," she says.«Ce que j'espère vraiment, c'est que cela stimule un nouvel intérêt à explorer les rôles de la communication intercellulaire que nous ne connaissions jusqu'à présent."
Reference: Schiapparelli LM, Sharma P, He HY, et al.L'écran protéomique révèle un transport de protéines diversifié entre les neurones connectés dans le système visuel.Rapports cellulaires.2022; 38 (4).doi: 10.1016 / J.celrep.2021.110287
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