LKB1, NUAK1 and SNPH are proteins related to those proceses
Courchet, J., et al. Terminal axon branching is regulated by LKB1-NUAK1 kinase pathway via presynaptic mitochondrial capture. Cell. 2013 (153):1510-1525Sun, T., et al. Motile Axonal Mitochondria Contribute to the Variability of Presynaptic Strength. Cell Reports. August 2013 (4):1-7.
Axon formation, presynaptic strength and plasticity are important for complex neural circuits formation.
Two new articles (see references) highlight the importance of three proteins and their relation to mitochondrial mobilization. These proteins are liver kinase B1 (LKB1), NUAK1 (a AMPK-related kinase) and syntaphilin (SNPH).
Our main character now is mitochondria once again. In this first work by Courchet, J. et al, they found an association between the presence of LKB1 and NUAK1 and mitochondrial immobilization, specifically at sites of potential synapse formation. These proteins act as a signaling for mitochondria to stabilize at those specific sites and promote axon branching. When studying knocked out or down LKB1-NUAK1 neurons, they found axon branching defects and reductions in axon length. And with time-lapse microscopy they could demonstrate a decrease in stationary mitochondrion in the developing axon.
Sun, T. et al had already described the role of SNPH, a mitochondria-associated protein that promotes mitochondrial immobilization in axons. Now, they specifically studied the role of mitochondria at presynaptic sites. It is known there are pulse-to-pulse variability in response to the same synaptic stimulation. It is not yet identified which specific mechanism controls that, but they could give evidence on how mitochondria are essential to a correct presynaptic strength: there is a bidirectional mitochondrial axonal transport and a correct stationary or pause signalling at synaptic sites is important for a correct synaptic vesicle release, which in turns, is related to a correct presynaptic strength and, by extension, a correct synaptic plasticity. By assuring a correct ATP supply and buffering Ca2+ release, mitochondria exerts those important roles.
Once again, it all lies in energy control, and in mitochondria playing the main role on that game!
LKB1, NUAK1 y SNPH son proteínas relacionadas con este proceso
Courchet, J., et al. Terminal axon branching is regulated by LKB1-NUAK1 kinase pathway via presynaptic mitochondrial capture. Cell. 2013 (153):1510-1525
Sun, T., et al. Motile Axonal Mitochondria Contribute to the Variability of Presynaptic Strength. Cell Reports. August 2013 (4):1-7.
La formación de nuevos axones y la plasticidad presináptica son esenciales para una formación correcta de los circuitos neuronales.
En dos recientes nuevos trabajos (ver referencias) se subraya la importancia de tres proteínas y su relación con la inmovilización mitocondrial en los terminales presinápticos. Estas proteínas son Liver kinase B1 (LKB1), NUAK1 (a AMPK-related kinase) y syntaphilin (SNPH).
El primer artículo que os recomendamos de Courchet, J. et al, pone de manifiesto la relación entre la presencia de LKB1 y NUAK1 y la inmovilización presináptica mitocondrial, especialmente en los puntos donde potencialmente se pueden formar nuevas sinapsis. Estas proteínas actúan de señalización para estabilizar las mitocondrias en estos puntos y promover la arborización axonal. Se observó una deficiente arborización y reducciones en el tamaño axonal en modelos neuronales knocked out o down de LKB1-NUAK1. Con microscopía time-lapse se pudo demostrar una reducción en la cantidad de mitocondrias “estacionarias” (y por tanto, paradas) en los axones en desarrollo.
El grupo de Sun, T. et al ya habían descrito el papel de la proteína SNPH, relacionada con la interacción entre las mitocondrias y los axones, que promueve la inmovilización de éstas. Ahora, han investigado el papel específico de la mitocondria en el terminal presináptico. Se conoce que en respuesta a una misma estimulación presináptica, el potencial sináptico cambia. No se conocen los mecanismos concretos que controlan este fenómeno, pero se sabe que la mitocondria juega un papel primordial. Existe un transporte bidireccional de mitocondrias a través de los axones, y una señalización correcta para realizar la pausas e inmovilizaciones necesarias en los puntos presinápticos es importante para: 1) una correcta liberación de vesículas presinátpicas, que a su vez es necesaria para 2) una correcta moldeación presináptica, la cual es primordial para 3) una buena plasticidad neuronal. Y todo ello reside en el papel fundamental de las mitocondrias en estos puntos, asegurando un adecuado subministro energético en forma de ATP y realizando un correcto tamponamiento del Ca2+ liberado.
Una vez más, todo se puede explicar con un correcto control de la energía, y es la mitocondria quien realiza este papel principal.
