Una sinapsis de axón-cilio serotoninérgico impulsa la señalización nuclear para alterar la accesibilidad de la...

Área de la Ciencia:

• La neurociencia
• Biología celular
• La epigenética

Sus antecedentes:

• La comunicación neuronal ocurre tradicionalmente a través de sinapsis químicas entre axones y dendritas.
• Los cilios primarios son cada vez más reconocidos por funciones más allá de la recepción sensorial, incluida la señalización celular.
• La función precisa y las conexiones sinápticas de los cilios primarios en las neuronas maduras siguen siendo incompletamente entendidas.

Objetivo del estudio:

• Identificar y caracterizar las nuevas conexiones sinápticas que involucran los cilios primarios.
• Para investigar el papel funcional de la señalización de la serotonina en estas sinapsis axosillares.
• Elucidar los mecanismos moleculares aguas abajo por los cuales la señalización axosilar impacta la función neuronal y el estado epigenético.

Principales métodos:

• Microscopía electrónica de barrido de haz de iones enfocado mejorado (FIB-SEM) para el análisis ultrastructural.
• Desarrollo y uso de sensores de serotonina dirigidos a los cilios.
• Estimulación optogenética y quimiogenética de los axones serotoninérgicos.
• Ensayos bioquímicos para evaluar la activación de la proteína G y las vías de señalización posteriores.
• Análisis de la acetilación de histonas y de la accesibilidad de la cromatina.

Principales resultados:

• Descubrimiento de las sinapsis axosilares entre los axones serotoninérgicos y los cilios primarios de las neuronas piramidal CA1 del hipocampo.
• Identificación del receptor de serotonina restringido por los cilios 5-hidroxitriptamina 6 (5-HTR6) dentro de estos cilios.
• Demostración de la liberación de serotonina en los cilios tras la estimulación, activando el 5-HTR6.
• La activación de una vía no canónica de Gαq/11-RhoA, que conduce a la modulación de la actina nuclear, el aumento de la acetilación de las histonas y la accesibilidad de la cromatina.
• Evidencia de que la ablación de esta vía reduce la accesibilidad de la cromatina en las neuronas.

Conclusiones:

• La sinapsis axosilar representa un nuevo modo de comunicación neuronal, que vincula directamente la entrada axonal con los cilios primarios.
• La señalización de la serotonina en las sinapsis axiciliares proporciona un mecanismo rápido para alterar el estado epigenético de las neuronas postsinápticas.
• Esta vía evita la transmisión sináptica tradicional para influir directamente en la expresión génica y la dinámica de la cromatina, afectando la función neuronal.