Thomas Südhorf (Premio Nobel Medicina y Fisiología 2013)

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.

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 .

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

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.

Stanford Medicine » School of Medicine » Departments » Molecular and Cellular Physiology »