El origen de los ribosomas axonales y de los ARN mensajeros presentes en los axones.
El estudio de sus mecanismos de transporte.
La
extrema polarización que caracteriza a las neuronas está basada en el
desarrollo de compartimentos subcelulares con características bioquímicas y
morfológicas propias. Es cada vez mas consensual la idea según la cual el
transporte de RNA mensajeros específicos, su localización en dominios
particulares de la célula y su posterior traducción local, constituyen
mecanismos que explican el desarrollo y mantenimiento de las asimetrías
celulares (Bassell G et al. 1999. FASEB Journal, 13:447-454).
Nuestro
trabajo propone como hipótesis que estos ARNm, asociados a ribosomas, se
movilizan en los axones bajo la forma de ribonucleopartículas (RNPs),
utilizando para ello proteínas motoras (miosina Va y kinesina). En tal
sentido, hemos analizado en diferentes modelos, la co-distribución subcelular
de kinesina (responsable del transporte intracelular de largas distancias) y
miosina Va (transporte local), en relación con algunos componentes de la
maquinaria traduccional, (Sotelo-Silveira et al. 2004. J Neurobiol,
60:187-196.)
Utilizando
inmunofluorescencia, se comprobó la localización preferencial de ambas proteínas
motoras en regiones periaxoplásmicas discretas de axones provenientes de raíces
medulares ventrales de ratas y conejos y en los axones de Mauthner (axones
gigantes presentes en el Sistema Nervioso Central de los peces óseos). Estas
mismas regiones coinciden con las llamadas Placas Ribosomales Peri Axoplásmicas,
justamente por su abundancia en ribosomas y evidenciadas por la sonda
fluorescente YOYO-1 (Koenig & Martin, 1996. J Neurosci,
16:1400-1411).
Figura
2: Axones de raíces ventrales de conejo aisladas y
teñidos con YOYO –1 para evidenciar PARPs. Su aspecto y tamaño
difiere notoriamente de las del pez. A y B, distribución panorámica. C,
PARPs a mayor aumento. D y D´ representan las mismas PARPs evidenciadas por
YOYO-1 en el primer caso y por un anticuerpo (Y10B) anti ribosomas en el
segundo. E y E´ demuestran que las PARPs presentes en E, desaparecen luego de
la incubación con RNAsa. Barra, 10 mm.
Figura 3: Axones de rata en los que se muestra una misma PARP (flecha) evidenciada con YOYO y marcada con un anticuerpo anti miosina Va. La serie de arriba muestra la señal completa proveniente de todo el espesor del axón, mientras que la de abajo muestra la señal proveniente de una capa de 0, 25 mm de espesor (imagen confocal), demostrando que ambas señales (de yoyo y miosina Va) provienen de estructuras que comparten la misma ubicación. Barra, 5 mm.
Figura 3b: Axon gigante de Mauthner (pez dorado) en los que se muestra una misma PARP evidenciada con YOYO y marcada con un anticuerpo anti miosina Va (imagen confocal). Las dos figuras de abajo representan una misma PARP vista con un anticuerpo anti miosina Va y con YOYO-1 respectivamente, obtenidas con un microscopio de epifluiorescencia convencional. Barra, 10 mm.
Figura
4: La kinesina también se localiza en las PARPs (flacha), tal lo demuestra la
señal anti kinesina lograda utilizando inmunofluorescencia. La serie de imágenes
en la parte inferior corresponden a una PARP evidenciada con POPO-1 (una sonda
similar al YOYO-1) y un anticuerpo que específicamente reconoce la cadena
llamada KIF 3, demostrando que es la kinesina II la que se encuentra en las
PARPs.
Figura 4b: La kinesina II también se encuentra en las PARPs del axón de Mauthner. La serie superior muestra la coexistencia de señales POPO positivas (rojo) y anti kinesina II en la misma placa. Si se usa el anticuerpo que reconoce la cadena llamada KIF 5 (y por lo tanto kinesina I), las PARPS no se marcan tanto en los axones de mamífero (PARP en E1 que no se ve en E2), o en los de Mauthner (PARP en F1 que no se ve en F2). Barra, 10 mm.
Coherentemente
con la presencia de ribosomas, hemos detectado allí, ARNm de proteínas
cualitativa y cuantitativamente importantes para el axón, como lo son la miosina
Va y la b-actina.
Completan el cuadro, la presencia también en ese mismo sub dominio axonal, de
dos proteínas de asociación con el ARNm que parecen fundamentales para su
movilización y localización: HuD y ZBP.
El análisis de la composición de las RNPs purificadas del cerebro de ratas, sugiere que al menos en el Sistema Nervioso Central, dicho conjunto de moléculas (maquinaria traduccional y proteínas motoras), coexisten como complejos macromoleculares.
Estos
resultados apoyan la idea de que la miosina Va y la kinesina pueden ser
constituyentes de RNPs y que estarían implicados en el trasporte y localización
definitiva de componentes de la maquinaria de síntesis proteica axonal.
