The Central Dogma Decentralized: New Perspectives on RNA Function and Local Translation in Neurons.

The Central Dogma Decentralized: New Perspectives on RNA Function and Local Translation in Neurons.

Christine E. Holt1,* and Erin M. Schuman2,*

“The elaborate morphology of neurons together with the information processing that occurs in remote

dendritic and axonal compartments makes the use of decentralized cell biological machines necessary.

Recent years have witnessed a revolution in our understanding of signaling in neuronal compartments and

the manifold functions of a variety of RNA molecules that regulate protein translation and other cellular

functions. Here we discuss the view that mRNA localization and RNA-regulated and localized translation

underlie many fundamental neuronal processes and highlight key issues for future experiments.”

Background.

Ahora está claro que las neuronas  son altamente “compartimentadas” con  funciones y/ o  señalización específica, producida en dominios subcelulares restringidos, como lo sería la entrada sináptica a una espina dendrítica específica o una señal de orientación de un cono de crecimiento.

El RNA proporciona un enlace altamente adaptable entre las señales extrínsecas en el ambiente y las respuestas funcionales de las neuronas o parte de ellas.  En esta revisión se discute algunos de los principales hallazgos que llevan a la opinión de que mRNA-localization  y el RNA-regulated y su “traducción” son subyacentes a procesos celulares fundamentales regulados por señales neuronales extrínsecas, como memoria, formación sináptica, dirección de los axones,  supervivencia y  proteostasis. El vinculo entre la síntesis de proteínas y la plasticidad a largo plazo son reforzados por estudios recientes que muestran que la disrupción genética en las señales de las moléculas que regulan la traducción  interfiere con la sinapsis de largo plazo y la memoria de comportamiento. La evidencia indica que los axones  mielinizados pueden acceder a un sumistro externo  de los  ribosomas de “traducción” de proteínas ribosomales desde las células de Schwann.

Compartments.

Las espinas dendríticas son compartimentos celulares donde los subconjuntos de proteínas específicas son recogidas para recibir y procesar entradas eléctricas y químicas. Anatómica y funcionalmente, en los axones existen compartimentos diferentes como los conos de crecimiento, el segmento inicial del axón y el terminal. Igualmente, hay ejemplos de compartimentos que no exhiben ' compartimentos como la membrana plasmática.  En última instancia, una neurona debe integrar la información recibida de múltiples compartimentos.

Asymmetry and Spatial Signaling

Una función general del mRNA localization  es la generación de asimetría. La asimetría subcelular puede conducir a la dinámica altamente polarizada.

Growth-Cone Spatial Signaling

Para navegar los conos de crecimiento deben ser capaces de hacer  turnos direccionales de acuerdo a las demandas de asimetría. Se ha dado lugar a un modelo de “traducción”  diferencial que sugiere que “traducción”  depende de repulsión y atracción  en los conos de crecimiento de acuerdo a la diferente “traducción”  de mRNAs involucrados en la formación del citoesqueleto de actina.

Readout of Spatial Position In Vivo.

La navegación de los conos de crecimiento, está guiada por señales moleculares que deben seguir a lo largo de su posición espacial.

Recientemente, nuevas herramientas han permitido la manipulación separada de compartimentos neuronales específicos in vivo, como la dirección de siRNAs o morfolinos antisentido. Estas herramientas  comienzan a indicar en la traducción local está involucrada la regulación de aspectos biológicos de axones y dendritas. Las señales de orientación inducen respuestas inmediatas en los conos de crecimiento, implicando la activación del receptor y la fosforilacion de las moléculas de señalización. Como se mencionó, las señales “inmediatas” de respuesta implican la traducción local, la cual generar nuevas demandas de proteínas a  sitios subcelulares para su uso inmediato.

...