O structură necunoscută până acum controlează cum absorb neuronii substanțe din mediul lor
Celulele creierului preiau în mod continuu material din lichidul care le înconjoară, nutrienți, molecule de semnalizare, fragmente de pe propria suprafață. Acest proces, numit endocitoză, susține învățarea, memoria și întreținerea de rutină a neuronilor. Cercetătorii de la Penn State au identificat acum o structură necunoscută anterior care pare să controleze o mare parte din această activitate.
Ce este scheletul periodic asociat membranei (MPS)
Structura descoperită se numește membrane-associated periodic skeleton (MPS) și se află imediat sub suprafața neuronilor, formând o rețea din inele repetitive de proteine. Era deja cunoscută ca un sistem de suport intern care ajută neuronii să-și mențină forma. Studiul publicat în Science Advances arată că MPS joacă un rol mult mai activ: acționează ca un filtru fizic care reglează aproape fiecare tip major de endocitoză, adică toate căile prin care celulele nervoase absorb substanțe din exterior.
„De foarte mulți ani am încercat să înțelegem acest mecanism molecular, ce fel de mașinărie facilitează acest proces, pentru că este legat de bolile neurodegenerative", a declarat Ruobo Zhou, profesor asistent la Penn State și autorul coordonator al studiului. Zhou a contribuit la descoperirea MPS în 2013, pe când era cercetător postdoctoral la o echipă din Harvard, dar pe atunci structura era considerată un simplu suport pasiv.
Imagistică la nanoscară — cum au văzut cercetătorii procesul
Echipa a folosit microscopie cu super-rezoluție, o tehnică capabilă să vizualizeze structuri la nanoscară, de aproximativ 10.000 de ori mai mici decât grosimea unui fir de păr uman. Neuronii au fost cultivați în laborator, iar anumite proteine au fost marcate pentru a fi urmărite. Cercetătorii au expus neuronii la diferite molecule și au observat cum celulele le absorbeau, modificând în același timp integritatea MPS, fie deteriorând, fie protejând secțiuni specifice ale rețelei.
Rezultatele au fost clare: atunci când MPS era perturbat, neuronii au început să absoarbă material mult mai rapid, ceea ce arată că rețeaua încetinește în mod normal procesul și previne o absorbție excesivă. Zhou a explicat: „Puteți să vă gândiți la ea ca la un paznic care blochează această barieră fizică și nu permite absorbția de nutrienți. Când un neuron are nevoie să preia un nutrient specific, acest paznic deschide porțile și îl lasă să intre."
Un mecanism care se poate întoarce împotriva neuronului
Cercetătorii au mai descoperit că structura poate contribui la propria degradare. O endocitoză mai rapidă slăbea rețeaua și declanșa un cerc vicios: absorbția crescută activa semnale moleculare care direcționau proteine din interiorul neuronilor să taie secțiuni din schelet. Aceasta deschidea noi puncte de intrare și permitea pătrunderea și mai multor substanțe. Deși această flexibilitate poate fi utilă atunci când neuronii trebuie să răspundă rapid, același mecanism poate deveni dăunător dacă nu mai este controlat corespunzător.
Legătura cu boala Alzheimer
Pentru a investiga această ipoteză, cercetătorii au creat modele celulare care imitau stadiile incipiente ale bolii Alzheimer. Au determinat neuronii să producă niveluri mai ridicate de proteină precursoare a amiloidului (APP), un marker-cheie asociat bolii. Deteriorarea MPS a cauzat absorbirea mai rapidă a APP de către neuroni. Odată intrată în celule, APP era fragmentată în amiloid-B42, o moleculă toxică puternic asociată cu Alzheimer. Neuronii cu un MPS deteriorat acumulau cantități tot mai mari din această substanță dăunătoare și prezentau mai mulți markeri de moarte celulară.
„Am creat un model foarte asemănător cu boala Alzheimer și am constatat că, în unii neuroni îmbătrâniți sau în condiții patologice, endocitoza proteinelor toxice era amplificată, provocând stres celular care ducea în cele din urmă la moartea neuronilor", a explicat Jinyu Fei, doctorand în cadrul departamentului de chimie al Penn State și primul autor al studiului.
De ce contează pentru bolile neurodegenerative
Descoperirea oferă o nouă perspectivă asupra mecanismelor care stau la baza unor boli precum Alzheimer și Parkinson. Când endocitoza funcționează defectuos, proteinele se acumulează în creier, aceasta este tocmai trăsătura definitorie a acestor afecțiuni. Înțelegerea rolului MPS ca regulator activ al absorbției celulare deschide potențiale direcții de cercetare pentru terapii care să vizeze acest mecanism înainte ca deteriorarea neuronală să devină ireversibilă.
Sursa: https://www.sciencedaily.com/releases/2026/07/260714225542.htm
