Architektura neuronów w zdrowiu i chorobie

Neurony są zróżnicowaną grupą komórek, odpowiadających za otrzymywanie i przekazywanie informacji w mózgu. Białka transbłonowe, nazywane też kanałami jonowymi, inicjują i utrzymują sygnały elektryczne, które płyną poprzez aksony neuronalne.

Podstawowa zdolność wzbudzania i czynność aksonów jest w dużym stopniu uzależniona od ekspresji i lokalizacji jonowych kanałów sodowych (Nav) i potasowych (Kv) znajdujących się w segmencie początkowym aksonu (AIS) oraz przewężeniach Ranviera. Niewłaściwa lokalizacja tych kanałów i propagacja potencjału w aksonie może prowadzić do patologii układu nerwowego.

Poznanie mechanizmów regulatorowych ekspresji i lokalizacji kanałów jonowych jest niezbędne zrozumienia leczenia takich nieprawidłowych fenotypów. W tym kontekście naukowcy będący uczestnikami finansowanego ze środków UE projektu CHANNEL TARGETING badali czynniki molekularne i komórkowe rządzące odpowiednim celowaniem i organizacją Nav i Kv1 w aksonach.

Wyniki tych badań wskazują, że dynamiczna fosforylacja przez kinazę kazeinową (CK2) i kinazy cyklinozależne (CDK) reguluje lokalizację odpowiednio Nav i Kv1. Ustalono, że odbywająca się za pośrednictwem CK2 fosforylacja uczestniczy w tworzeniu klastrów Nav1 in vivo, a ponadto konkretna lokalizacja CK2 na AIS jest uzależniona od ekspresji Nav1. Jeśli chodzi o kanały Kv1, CDK dokonuje odwróconej fosforylacji ich podjednostek pomocniczych (Kv2), wpływając na ich wiązanie się z powiązanym z mikrotubulami białkiem EB1. Umożliwia to w konsekwencji ich prawidłowe umieszczenie w błonie aksonów.

Podsumowując, badanie CHANNEL TARGETING zwiększyło naszą wiedzę na temat mechanizmów molekularnych regulujących ekspresję i tworzenia skupisk kanałów jonowych w aksonach. Uwidacznia to ważną rolę dynamicznej regulacji w kalibracji wzbudzania neuronów w warunkach normalnych i patologicznych.