Protein Lactylation Is Induced in the Brain by Neural Activation and Social Stress

Resumo: Em camundongos, a lactação da proteína ocorre nos neurônios e está correlacionada com os níveis de lactato. A lactilação de proteínas é intensificada pela excitação neural e estresse social. Os pesquisadores descobriram que o estresse social aumenta especificamente a lactilação de lisina das proteínas histonas H1.

Fonte: Fujita Health University

Ser intimidado deixa uma pegada bioquímica no cérebro. A lactilação de proteína é uma modificação pós-tradução de proteína descoberta muito recentemente que envolve a adição de um grupo lactil a resíduos de lisina.

Pesquisadores do Institute for Comprehensive Medical Science da Fujita Health University no Japão, junto com colegas da Ibaraki University e do Instituto Nacional Japonês de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada, revelaram agora em camundongos que a lactilação de proteínas ocorre nos neurônios do cérebro e é positiva correlacionado com os níveis de lactato. Essa modificação foi potencializada pela excitação neural e estresse social, processos conhecidos por aumentar o lactato. O estresse, da exposição à agressão, aumentou especificamente a lactilação de lisina das proteínas histonas H1.

O estudo foi publicado no dia 12 de outubro na revista. Relatórios de Célula.

O lactato (ácido láctico) é um produto final da via glicolítica, cuja taxa aumenta junto com a demanda de energia. As concentrações de lactato corporal, inclusive no cérebro, aumentam após o exercício, mas também em relação a outras condições.

Níveis aumentados de lactato cerebral foram observados em vários transtornos neuropsiquiátricos, incluindo esquizofrenia, transtorno bipolar, depressão maior e transtornos de ansiedade.

Pesquisas recentes descobriram a lactilação de lisina como uma nova modificação pós-tradução em macrófagos que pode ser estimulada pelo lactato. Os pesquisadores japoneses estavam interessados ​​em saber se a lactilação de proteínas também ocorre nas células cerebrais.

Por bioquímica, cultura de células, histologia e experimentos de comportamento de camundongos, os pesquisadores demonstraram a lactilação de proteínas dependente da atividade neural em neurônios no cérebro de camundongos. Na Vivo, a região do cérebro em que isso poderia ser inequivocamente estabelecido era o córtex pré-frontal (PFC).

A lactação de proteínas no PFC foi aumentada após aumentos no lactato (por injeção intraperitoneal de lactato), estimulação elétrica (por tratamento eletroconvulsivo), ansiedade (por exposição a um novo ambiente aberto) e estresse social (por exposição à agressão). O PFC é uma região do cérebro envolvida no controle de cima para baixo do comportamento e das emoções.

O experimento de estresse social consistiu em posicionar um camundongo por 10 min em uma gaiola de um camundongo maior e agressivo, para ser dominado vigorosamente. Isso foi repetido por 10 dias consecutivos, posicionando o pobre camundongo a cada dia na gaiola de outro grande camundongo agressivo, após o que as medições foram feitas.

“Curiosamente, esse tipo de estresse aumentou os níveis de lactato cerebral, bem como comportamentos semelhantes à ansiedade, mesmo após o fim da exposição ao estresse, o que pode causar uma diminuição do pH cerebral, uma característica comum entre modelos animais de múltiplas doenças neuropsiquiátricas”, explica o professor Tsuyoshi Miyakawa, o autor correspondente do estudo.

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Isso mostra os neurônios do córtex pré-frontal

“Acredita-se que o lactato tenha um efeito antidepressivo, e os níveis cronicamente aumentados de lactato no cérebro podem formar um mecanismo compensatório contra o estresse”.

Este é um diagrama do estudo
Este artigo mostra que a lactação de proteínas nas células cerebrais é regulada pela ativação neural e estresse de derrota social, paralelamente às mudanças nos níveis de lactato. O estresse aumenta especificamente a lactilação de lisina de proteínas histonas H1 em neurônios no córtex pré-frontal (PFC). Imagem creditada a Hagihara H, et al. Cell Rep 2021

Ao empregar a espectrometria de massa, os pesquisadores identificaram 63 proteínas lactiladas no PFC de camundongo. Entre essas proteínas, a lactilação de histonas H1 foi significativamente regulada positivamente após a exposição de camundongos à agressão. Imagens de super-resolução com microscopia de depleção de emissão estimulada (STED) revelaram que o estresse aumentou a lactilação da histona H1 nos núcleos dos neurônios, mas não nos astrócitos.

As modificações das histonas medeiam a regulação epigenética de uma ampla variedade de genes. Dr. Hideo Hagihara, autor principal do artigo, diz: “As mudanças epigenéticas sensíveis ao lactato no contexto do estresse podem desempenhar um papel na regulação do comportamento mediada por genes. No entanto, por enquanto, esses dados permanecem inteiramente correlacionais. É importante fornecer uma visão mecanicista sobre como a lactilação de histonas pode afetar as respostas relacionadas ao estresse. No momento, estamos conduzindo experimentos para resolver o problema. ”

Claramente, a demonstração de que a ativação neural leva à lactilação de proteínas, incluindo a das histonas, abriu uma nova área da neurociência.

Sobre estas notícias de pesquisa em neurociência

Autor: Takshi Kawamura
Fonte: Fujita Health University
Contato: Takshi Kawamura – Fujita Health University
Imagem: A imagem é creditada a Hagihara H, et al. Cell Rep 2021

Pesquisa original: As descobertas aparecerão em Relatórios de Célula

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