Para que una persona pueda
pensar, actuar o sentir, las neuronas de su cerebro deben comunicarse. Esta
comunicación se produce en las sinapsis, las uniones especializadas que
permiten a las neuronas intercambian información en una escala de tiempo de
milisegundos.
Cuando se estimula , una neurona
presináptica libera una señal de neurotransmisor químico que difunde a través
de la hendidura sináptica para reaccionar con los receptores postsinápticos.
Los estudios de Thomas Südhof en su laboratorio demuestran cómo se forman
las sinapsis en el cerebro, cómo se especifican sus propiedades , y cómo lograr
la señalización rápida y precisa que es la base de todo el procesamiento de la
información por el cerebro .
Por
otra parte, como el aumento de enlaces evidencia deficiencias en la transmisión
sináptica a enfermedades como el Alzheimer y el autismo , los estudios de
Südhof incluyen la comprensión de los
mecanismos moleculares que pueden contribuir a estos y otros trastornos.
Los proyectos en el laboratorio de Südhof son guiados por dos direcciones generales que están estrechamente relacionados entre sí , y vinculados a diferentes enfermedades psiquiátricas .
En primer lugar, Südhof está interesado en comprender cómo se forman las sinapsis. Las sinapsis exhiben un alto grado de especificidad en cuanto a que las neuronas se conectan, y entre ellas hay una diversidad asombrosa en términos de propiedades fisiológicas.
Los proyectos en el laboratorio de Südhof son guiados por dos direcciones generales que están estrechamente relacionados entre sí , y vinculados a diferentes enfermedades psiquiátricas .
En primer lugar, Südhof está interesado en comprender cómo se forman las sinapsis. Las sinapsis exhiben un alto grado de especificidad en cuanto a que las neuronas se conectan, y entre ellas hay una diversidad asombrosa en términos de propiedades fisiológicas.
En este caso, el laboratorio de
Südhof se centra en las moléculas de adhesión celular sinápticas , en neurexins
y neuroliginos particulares que son componentes esenciales de la sinapsis.
E el laboratorio busca entender
cómo estas moléculas y sus muchos socios de unión intra y extracelular, dan
forma a las propiedades de las sinapsis , de tal manera que su función es uno
de los factores determinantes para la formación y la especificación de las
sinapsis .
Por otra parte , las mutaciones
neurexins y neuroliginos se han observado en los trastornos del espectro
autista y en la esquizofrenia , lo que sugiere que su papel en la formación de
la comunicación sináptica se altera en estas enfermedades .
Para estudiar cómo neurexins y
neuroliginos tienen propiedades sinápticas y cómo su disfunción contribuye a la
enfermedad , el laboratorio Südhof utiliza un enfoque interdisciplinario que
van desde la genética del ratón con el comportamiento y la electrofisiología .
En segundo lugar, el laboratorio Südhof busca entender cómo se activa la transferencia de información en una sinapsis con rapidez y precisión .
En segundo lugar, el laboratorio Südhof busca entender cómo se activa la transferencia de información en una sinapsis con rapidez y precisión .
El trabajo en el laboratorio en
las últimas dos décadas demostraron que la señal de neurotransmisor se libera
cuando el calcio en la neurona presináptica se une a una proteína llamada
sinaptotagmina , que sirve como el interruptor para la liberación .
El
lanzamiento tiene lugar mediante la fusión de vesículas que contienen neurotransmisores
a la zona activa de la neurona presináptica .
Südhof se centra ahora en la comprensión de
cómo funciona este proceso de fusión , cómo regula el calcio de fusión más allá
de la unión a sinaptotagmina , y cómo fusión se deteriora en las enfermedades
neurodegenerativas que aparecen a involucrar , al menos en parte , la
disfunción de algunas de las proteínas de fusión .
La comprensión de estas
cuestiones permitirá una visión completa de cómo se liberan neurotransmisores
en la sinapsis, y proporcionar información sobre las enfermedades
neurodegenerativas.
Investigación
Stanford Medicina »Escuela de Medicina » Departamentos » Molecular y Fisiología Celular » Facultad » Sudhof Lab
Investigación
Stanford Medicina »Escuela de Medicina » Departamentos » Molecular y Fisiología Celular » Facultad » Sudhof Lab
For a person to think,
act, or feel, the neurons in her or his brain must communicate. This
communication occurs at synapses, specialized junctions that allow
neurons to exchange information on a millisecond timescale. When
stimulated, a presynaptic neuron releases a chemical neurotransmitter
signal that diffuses across the synaptic cleft to react with
postsynaptic receptors. cells. Thomas Südhof’s laboratory studies how
synapses form in the brain, how their properties are specified, and how
they accomplish the rapid and precise signaling that forms the basis for
all information processing by the brain. Moreover, as increasing
evidence links impairments in synaptic transmission to diseases such as
Alzheimer’s and autism, Südhof’s interests have include understanding
possible molecular mechanisms contributing to these and related
disorders.
The projects in the Südhof laboratory are guided by two overall
directions that are closely related to each other, and linked to
different psychiatric diseases.
First, Südhof is interested in understanding how synapses are
formed. Synapses exhibit a high degree of specificity in terms of which
neurons they connect, and an astounding diversity in terms of
physiological properties. Here, Südhof’s laboratory is focusing on
synaptic cell-adhesion molecules, in particular neurexins and
neuroligins that are essential components of synapses. The laboratory
would like to understand how these molecules, and their many intra- and
extracellular binding partners, shape the properties of synapses, such
that their function is among the key determinants for the formation and
specification of synapses. Moreover, neurexins and neuroligins mutations
have been observed in autism spectrum disorders and in schizophrenia,
suggesting that their role in shaping synaptic communication is impaired
in these diseases. To study how neurexins and neuroligins shape synapse
properties and how their dysfunction contributes to disease, the Südhof
laboratory uses an interdisciplinary approach ranging from mouse
genetics to behavior and electrophysiology.
Second, the Südhof laboratory would like to understand how
information transfer is triggered at a synapse rapidly and precisely.
Work in the laboratory over the last two decades demonstrated that the
neurotransmitter signal is released when calcium in the presynaptic
neuron binds to a protein called synaptotagmin, which serves as the
switch for release. Release then occurs by fusion of
neurotransmitter-containing vesicles at the active zone of the
presynaptic neuron. The Südhof laboratory now focuses on understanding
how this fusion process works, how calcium regulates fusion beyond
binding to synaptotagmin, and how fusion becomes impaired in
neurodegenerative diseases that appear to involve, at least in part,
dysfunction of some of the fusion proteins. Understanding these issues
will allow a complete view of how a synapse release neurotransmitters,
and provide insight into neurodegenerative diseases.
