Jak działa mózg neuronu 
lokalna translacja w neuronach.
Kamil Parobczak
" Synapsy sÄ… strukturami podlegajÄ…cymi
" Drzewo dendrytyczne neuronu
ciągłym zmianom.
typowego (czyli pewnie szczura)
" PLASTYCZNOŚĆ SYNAPTYCZNA -
usiane jest ok. 10 000 kolców
zdolność synaps do zmiany
dendrytycznych.
wydajności transmisji synaptycznej w
wyniku następujących po sobie
zdarzeń.
" Plastyczność synaptyczna le\
y u
podstaw KOMÓRKOWYCH
MECHANIZMÓW ZAPAMI
TYWANIA
I UCZENIA.
" Na końcach kolców dendrytycznych
mogą tworzyć się synapsy.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Plastyczność Synaptyczna
Istnieją dwie fazy plastyczności synaptycznej
oparta jest na dwóch ró\
nych
mechanizmach molekularnych.
Plastyczność wczesna
Plastyczność póz
na
oparta jest
oparta jest
na kowalencyjnej
na syntezie nowych białek.
modyfikacji białek.
Zarówno LTP jak i Zablokowanie
Wczesne i póz
ne
inne formy syntezy białek
zmiany zachodzÄ…ce w
aktywności uniemo\
liwia zajście
synapsach sÄ…
synaptycznej nasilajÄ… LTP i LTD.
bezpośrednio związane z
lokalnÄ… translacjÄ™ w
wczesnym i póz
nym
dendrytach.
stadium LTP i LTD.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
W Dendrytach Obecne sÄ… Organelle Aparatu
Translacyjnego
Końce
Perikarion
W dendrytach obecne sÄ… nie tylko
struktury zwiÄ…zane z aparatem
translacyjnym, ale równie\
te zwiÄ…zane
z potranslacyjną modyfikacją białek.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Transport mRNA do Dendrytów
Granule RNA
RNPs SB Bodies Granule Stresowe
2. Transport
1. WiÄ…zanie
wzdłu\
MT
mRNA w jÄ…drze
3.Translacja/inhibicja
translacji w
JÄ…dro
miejscu
docelowym
białka aparatu
mRNA
translacyjnego
Białko transportujące mRNA
białko
(np.. Stau, ZBP1, hnRNP-A2)
modyfikujÄ…ce
dendryty
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Lokalna Translacja w Dendrytach
B
Doświadczenia Grisha
(2000) pozwoliły po raz
pierwszy na bezpośrednią
obserwacjÄ™ lokalnej
translacji w dendrytach.
C
A
5`UTR CDS 3`UTR
CamKIIa GFP CamKIIa
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Trzystu
Przed podaniem BDNF
I udowodniły jej
istnienie.
W czasie dwuletniej pracy
z 300 zebranych neuronów
jedynie 10 nadawało się do
dalszych badań.
120min po podaniu BDNF
odcięty dendryt
syntetyzujący białka po
stymulacji BDNFem.
Niski pozion
translacji
wysoki
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Regulacja Inicjacji
Translacji
Translacja zale\
na od eIF2A
Translacja zale\
na od eIF4E
Inhibitor
BDNF
BDNF Critical Point
Udowodnione
Nie Badane w Neuronach
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
mTOR
mTOR uczestniczy w
regulacji lokalnej translacji
w neuronach.
Aktywacja szlaku mTOR
jest konieczna dla zajścia
LTP i LTD.
Åšcie\
ka mTOR jest
związana z kształtowaniem
drzewa dendrytycznego.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
miRNA-Regulacja Lolaknej Translacji
CTRL
A
" Zmiany poziomu ekspresji
miR134 wpływają na kształt
kolców dendrytycznych.
miR134 o/exp.
" miR134 reguluje
ekspresjÄ™ kinazy Limk1 w
dendrytach.
" Kinaza Limk1 zwiÄ…zana
C
jest z rearan\
acjÄ…
szkieletu aktynowego.
B
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Nie Tylko Synteza  Lokalna Degradacja
Białek w Dendrytach
B
D
A
Rpt1 GFP
C
UB-G276V GFP
E
Stymulacja NMDA
nasila proteasomalnÄ…
degradacjÄ™ w kolcach
dendrytycznych.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Ró\
norodność mRNA Deponowanego w
Dendrytach
CYTOSZKIELET CYTOSZKIELET
AKTYWNOŚĆ SYNAPTYCZNA
CZYNNIK WZROSTU
CYTOSZKIELET
RECEPTOR
?
AKTYWNOŚĆ SYNAPTYCZNA RECEPTOR
AKTYWNOŚĆ SYNAPTYCZNA
RECEPTOR
ECM
RECEPTOR
ECM
RECEPTOR
NEUROTRANSMITER
CYTOSZKIELET
RECEPTOR
RECEPTOR
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
FMR Syndrome
Najczęściej występujący
zespół prowadzący do
opóz
nienia umysłowego 
dotyka 1/2000 chłopców i
OBJAWY:
1/4000 dziewczynek.
" opró\
nienie umysłowe
" du\
e oczy
" osłabiony kontakt wzrokowy
Geny FMR1 i FMR2
" wklęsła nasada nosa
kodujęce białka Fragile X
" du\
e uszy
Mental Retraradation
" opóz
nienie w nauce mówienia
zlokalizowane sÄ… na
" trudności z trzymaniem się głównego
chromosomie X.
wÄ…tku w dyskusji (tangenital speech)
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Aktywacja mGluR powoduje
nasilenie ekspresji FMRP.
FMRP obni\
ajÄ…c ekspresjÄ™
białek ogranicza LTD
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Podsumowanie
" Synapsy są strukturami podlegającymi ciągłym
zmianom, posiadającymi komplet struktur niezbędnych
w syntezie i potranslacyjnej modyfikacji białek.
" Zdolność synaps do podlegania zmianom określa się
jako plastyczność synaptyczną.
" Plastyczność synaptyczna oparta jest na kilku
zjawiskach: transporcie mRNA do dendrytów, jego
deponowaniu i regulowanej lokalnie translacji w pobli\
u
synaps.
" RNA transportowane jest do dendrytów w postaci
granul.
" IstniejÄ… nie tylko mechanizmy regulujÄ…ce stntezÄ™
nowych białek, ale równie\
mechanizmy zwiÄ…zane z
degradacją białek.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Literatura
" Małgorzata Skup: Dendrites as separate compartment 
local protein synthesis
" Gerhard M. Schratt: A brain-specific microRNA
regulates dendritic spine development.
" Eric Klann: Synaptic Plasticity and Translation Initiation.
" Girish Aakalu: Dynamic Visualization of Local Protein
Synthesis in Hippocampal Neurons.
" Baris Bingol: Activity-dependent dynamics and
sequestration of proteasomes in dendritic spines
" María Gabriela Thomas: Mammalian Staufen 1 is
recruited to stress granules and impairs their assembly.
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach
Dziękuję Za Uwagę
Kamil Parobczak: Jak działa mózg neuronu  lokalna translacja w neuronach