Complejo de cadherina-catenina en el aprendizaje y la memoria
La potenciación a largo plazo (LTP), que se cree que es la base celular para el aprendizaje y la memoria, implica un proceso de transmisión de señales específico que subyace a la plasticidad sináptica. [1] Entre los muchos mecanismos responsables del mantenimiento de la plasticidad sináptica se encuentra el complejo cadherina - catenina . [2] Al formar complejos con proteínas de catenina intracelular , las cadherinas neurales ( N-cadherinas ) sirven como un vínculo entre la actividad sináptica y la plasticidad sináptica , y juegan un papel importante en los procesos de aprendizaje y memoria.
Se cree que las N-cadherinas intervienen en la mediación de la LTP y los cambios sinápticos que subyacen al aprendizaje y la memoria. Durante el desarrollo embrionario, las cadherinas se distribuyen inicialmente ampliamente, pero gradualmente se localizan más en los sitios presinápticos y postsinápticos mientras se forman las sinapsis . [3] El bloqueo de la función de la cadherina con proteínas específicas no afecta las propiedades sinápticas basales, pero puede afectar la inducción de LTP. [4]
Las N-cadherinas son proteínas transmembrana expresadas en la mayoría de las sinapsis del SNC. [5] Las N-cadherinas se expresan más comúnmente tanto en la zona activa presináptica como en las regiones de densidad postsináptica (PSD), y contienen dominios de unión de Ca2 + extracelulares así como dominios intracelulares para unir sus proteínas asociadas. Un compañero de unión común para las cadherinas son las proteínas de catenina intracelular, específicamente los tres subtipos diferentes, α-cateninas, β-cateninas y cateninas de la familia p120ctn. Las β-cateninas y p120ctns se unen al dominio intracelular de cadherina en las regiones distal y proximal, respectivamente. [6]Las α-cateninas, cuando están en forma monomérica, se asociarán con el complejo cadherina-catenina a través de β-cateninas. En forma homodimérica, las α-cateninas no se unen a las β-cateninas, sino que se unen preferentemente a F-actina y otras proteínas que promueven la polimerización de F-actina. [7] Cada subtipo de catenina y su interacción con cadherinas juega un papel distinto en la mediación de la plasticidad sináptica y la estructura de la columna.
La evidencia sugiere que las N-cadherinas estabilizan la conexión entre el terminal presináptico y la columna postsináptica [8] y que esta estabilización aumenta la probabilidad de que el glutamato liberado se una a los receptores de la neurona postsináptica. [9] A niveles basales de actividad sináptica, las N-cadherinas son principalmente monómeros y, por lo tanto, se adhieren débilmente a las cadherinas ubicadas en la célula en el lado opuesto de la sinapsis. El influjo de Ca2 + a través de NMDAR promueve la dimerización de N-cadherinas. Las cadherinas dimerizadas se unen fácilmente a sus compañeras cadherinas presinápticas. La inhibición de la unión de N-cadherina a través de anticuerpos bloqueantes previene la inducción de la potenciación a largo plazo de fase L tardía, [10]lo que sugiere que la propiedad adhesiva de la N-cadherina dimérica es necesaria para la L-LTP de fase tardía. Además, la despolarización de KCl del axón presináptico confiere resistencia a las proteasas a las N-cadherinas y las dispersa por toda la PSD desde su agrupación original en puntos sinápticos, [11] aumentando así su eficacia para la adhesión celular.
La adhesión de N-cadherina estabiliza aún más la sinapsis al permitir la expansión de la cabeza de la columna inducida por la activación de AMPAR. [12] Este cambio morfológico ayuda a prevenir más modificaciones sinápticas que podrían poner en peligro la información contenida en las conexiones sinápticas ya existentes. La expansión de la cabeza de la columna logra esto al reducir la proporción de NMDAR a AMPAR, creando una entrada de calcio proporcionalmente más pequeña, así como al permitir una difusión más rápida del calcio fuera de la columna. La rápida eliminación del calcio evita que inicie las modificaciones postraduccionales que alterarían aún más la fuerza sináptica. [13] La sobreexpresión de un mutante de N-cadherina incapaz de adherirse evita la expansión de la cabeza de la columna, lo que demuestra el papel esencial de la N-cadherina en este proceso. [12]
