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

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Spatial Signaling in Dendrites

Datos recientes sugieren que las moléculas de ARNm se distribuyen en dominios locales pero no necesariamente en sinapsis individuales. Las estimaciones preliminares de los números de ARNm indican que puede que no haya suficientes copias del ARNm exclusivo para cada sinapsis, lo cual implica que el intercambio local de células incluye el mecanismo para la síntesis de proteínas y la degradación.

RNA in Neurons

Recientemente se han identificado nuevas clases de ARN (como non coding ARN y nuevos mecanismos de regulación de genes (por ejemplo, microARN y RNAi).

En los últimos años se han encontrado nuevas funciones de ARN, como su rol en procesos celulares, incluyendo la inducción de estimulos en la traducción local subyacente a la respuesta de adaptación de las neuronas (por ejemplo, la guía de axones y mantenimiento). Además, nuevos estudios indican que se puede transferir entre las células (a través de los exosomas) e incluso entre organismos.

mRNA

Uno de los más sorprendentes hallazgos es el gran número de mRNAs presentes en los compartimentos neuronales. Los axones en crecimiento tienen 1000-4500 mARNs, mientras que las dendritas tienen > 2500 (ARNm Cajigas et al., 2012). Los ARNm residentes en estos compartimentos abarcan varias clases de funciones de moléculas: metabolismo, traducción, degradación, receptores / canales, citoesqueleto, etc. Algunas categorías funcionales se comparten entre compartimentos, aunque existen numerosos subconjuntos distintos compartimentos específicos de mRNA.

La localización de mRNA a compartimentos celulares implica reconocimiento de la información que está contenida en la 3´ y/o 5´ de las seucencias no traducidas. La familia de proteínas que se unen, transporta, localiza, y regular la traducción de ARNm es conocida como proteínas ARN-biding (RBPs). Algunas de RBPs, aparecen en un tipo específico de células como Hermes (RPBMS2), que es expresada exclusivamente en las células ganglionares de la retina en el SNC.

Noncoding RNAs

En los últimos años el descubrimiento de ARN no codificado, incluyendo miRNAs ha manifestado el potencial inesperado del mRNA, en su estabilidad, traslación y otras funciones. Se podría decir que la compleja morfología y especialización funcional de las neuronas propicia la regulación del m RNA que podría estar mediada por un ARN no codificado. Se ha demostrado que el miRNA regula funciones sinápticas.

Looking Ahead.

Preguntas para el futuro...

1. Como deberíamos de concebir los subconjuntos subcelulares?

2. Cómo investigar los subconjuntos neuronales de mRNA?

3. Cómo es el contenido del mRNA?

4. ¿Cuántas moléculas de ARNm están en un compartimiento?

5. ¿Cuál ARNm se traduciría en compartimentos subcelulares en vivo?

6. ¿Cómo es la traducción regulada? ¿Cómo la morfología espacial de dendritas, axones, o columna vertebral contribuye o limita la síntesis de proteínas?

7. ¿Cómo se coordina la traslación con la degradación?

8. ¿Cómo es el ARNm de traslación y cómo el regulado? ¿Cómo se traducen ARNm específicos y otros no?

9. ¿Qué rol tiene el microARN y otros ARN no codificados en la regulación de traducción local?

y la función neuronal?

10. ¿Existe la especialización ribosomal Do Specialized Ribosomes Exist y pueden traducirse?

11. ¿La síntesis de proteína desregulada subyace a una amplia gama de trastornos neurológicos?

Sumary.

En los últimos años hemos sido testigos de una transformación en nuestra apreciación de la función del ARN en las dendritas / axones, tanto de lo que sabemos de los compartimento de señalización neuronales como de las distintas unidades de procesamiento.