The actin/spectrin membrane-associated periodic skeleton in neurons

Neurons are the most asymmetric cell types, with their axons commonly extending over lengths that are thousand times longer than the diameter of the cell soma. Fluorescence nanoscopy has recently unveiled that actin, spectrin and accompanying proteins form a membrane-associated periodic skeleton (MPS) that is ubiquitously present in mature axons from all neuronal types evaluated so far. The MPS is a regular supramolecular protein structure consisting of actin "rings" separated by spectrin tetramer "spacers". Although the MPS is best organized in axons, it is also present in dendrites, dendritic spine necks and thin cellular extensions of non-neuronal cells such as oligodendrocytes and microglia. The unique organization of the actin/spectrin skeleton has raised the hypothesis that it might serve to support the extreme physical and structural conditions that axons must resist during the lifespan of an organism. Another plausible function of the MPS consists of membrane compartmentalization and subsequent organization of protein domains. This review focuses on what we know so far about the structure of the MPS in different neuronal subdomains, its dynamics and the emerging evidence of its impact in axonal biology.Fil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Stefani, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Caceres, Alfredo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

La casa como espacio de indagación en Ciencias Naturales: Ciclo Básico de la educación secundaria

Esta publicación tiene el propósito de compartirles a ustedes un conjunto de ideas, recursos y actividades que les permitirán construir propuestas de enseñanza que aborden contenidos y saberes de las Ciencias Naturales. La intención es que encuentren opciones didácticas y metodológicas que permitan a las y los estudiantes ser protagonistas en experiencias para observar, registrar, hipotetizar y reflexionar sobre los fenómenos del mundo natural desde los contenidos distribuidos y presentados en los espacios curriculares de Física, Química y Biología que en las instituciones escolares se encuentran organizados curricularmente en torno al área de Ciencias Naturales. En este sentido, nos interesa ofrecerun recorrido que retome los momentos de un Ciclo de Indagación Escolar (observación, pregunta, experimentación, reflexión).Fil: Lo Curto, Florencia. Instituto de Capacitación e Investigación de los Educadores de la Provincia de Córdoba. Área de Formación Docente; Argentina. Gobierno de la Provincia de Cordoba. Ministerio de Educacion. Secretaria de Educacion.; ArgentinaFil: Cugini, Ana. Espacio para la Memoria, Promoción y Defensa de los Derechos Humanos Campo de la Ribera ; ArgentinaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; Argentin

Developmental axon degeneration requires trpv1-dependent Ca 2+ influx

Development of the nervous system relies on a balance between axon and dendrite growth and subsequent pruning and degeneration. The developmental degeneration of dorsal root ganglion (DRG) sensory axons has been well studied in part because it can be readily modeled by removing the trophic support by nerve growth factor (NGF) in vitro. We have recently reported that axonal fragmentation induced by NGF withdrawal is dependent on Ca2+, and here, we address the mechanism of Ca2+ entry required for developmental axon degeneration of mouse embryonic DRG neurons. Our results show that the transient receptor potential vanilloid family member 1 (TRPV1) cation channel plays a critical role mediating Ca2+ influx in DRG axons withdrawn from NGF. We further demonstrate that TRPV1 activation is dependent on reactive oxygen species (ROS) generation that is driven through protein kinase C (PKC) and NADPH oxidase (NOX)-dependent pathways that become active upon NGF withdrawal. These findings demonstrate novel mechanistic links between NGF deprivation, PKC activation, ROS generation, and TRPV1-dependent Ca2+ influx in sensory axon degeneration.Fil: Johnstone, Aaron D.. University of British Columbia; Canadá. McGill University; CanadáFil: de Léon, Andrés. University of British Columbia; Canadá. McGill University; CanadáFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Gibon, Julien. University of British Columbia; CanadáFil: Barker, Philip A.. University of British Columbia; Canad

Cuenta la gota: Integración de saberes en clave de indagación escolar. Ciclo básico de la educación secundaria

En esta publicación encontrarán opciones didácticas posibles de desarrollar en la enseñanza de las Ciencias Naturales desde una perspectiva que pone el foco en la integración curricular de saberes disciplinares, tradicionalmente enseñados y aprendidos en forma independiente.Fil: Lo Curto, Florencia. Instituto de Capacitación e Investigación de los Educadores de la Provincia de Córdoba. Área de Formación Docente; Argentina. Gobierno de la Provincia de Cordoba. Ministerio de Educacion. Secretaria de Educacion.; ArgentinaFil: Cugini, Ana. Espacio para la Memoria, Promoción y Defensa de los Derechos Humanos Campo de la Ribera; ArgentinaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentin

Cuenta la gota: Integración de saberes en clave de indagación escolar. Ciclo básico de la educación primaria

En esta publicación encontrarán opciones didácticas posibles de desarrollar en la enseñanza de las Ciencias Naturales desde una perspectiva que pone el foco en la integración curricular de saberes disciplinares, tradicionalmente enseñados y aprendidos en forma independiente.Fil: Lo Curto, Florencia. Instituto de Capacitación e Investigación de los Educadores de la Provincia de Córdoba. Área de Formación Docente; Argentina. Gobierno de la Provincia de Cordoba. Ministerio de Educacion. Secretaria de Educacion.; ArgentinaFil: Cugini, Ana. Espacio para la Memoria, Promoción y Defensa de los Derechos Humanos Campo de la Ribera; ArgentinaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Centro de Biología Celular y Molecular; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; Argentin

Quantitative expansion microscopy for the characterization of the spectrin periodic skeleton of axons using fluorescence microscopy

Fluorescent nanoscopy approaches have been used to characterize the periodic organization of actin,spectrin and associated proteins in neuronal axons and dendrites. This membrane-associated periodicskeleton (MPS) is conserved across animals, suggesting it is a fundamental component of neuronalextensions. The nanoscale architecture of the arrangement (190 nm) is below the resolution limitof conventional fluorescent microscopy. Fluorescent nanoscopy, on the other hand, requires costlyequipment and special analysis routines, which remain inaccessible to most research groups. Thisreport aims to resolve this issue by using protein-retention expansion microscopy (pro-ExM) to revealthe MPS of axons. ExM uses reagents and equipment that are readily accessible in most neurobiologylaboratories. We first explore means to accurately estimate the expansion factors of protein structureswithin cells. We then describe the protocol that produces an expanded specimen that can be examinedwith any fluorescent microscopy allowing quantitative nanoscale characterization of the MPS. Wevalidate ExM results by direct comparison to stimulated emission depletion (STED) nanoscopy. Weconclude that ExM facilitates three-dimensional, multicolor and quantitative characterization of theMPS using accessible reagents and conventional fluorescent microscopes.Fil: Martínez, Gaby F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Gazal, Nahir Guadalupe. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Quassollo Infanzon, Gonzalo Emiliano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Szalai, Alan Marcelo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Del Cid Pellitero, Esther. No especifíca;Fil: Durcan, Thomas M.. No especifíca;Fil: Fon, Edward A.. No especifíca;Fil: Bisbal, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Stefani, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin

Remodeling of the Actin/Spectrin Membrane-associated Periodic Skeleton, Growth Cone Collapse and F-Actin Decrease during Axonal Degeneration

Axonal degeneration occurs in the developing nervous system for the appropriate establishment of mature circuits, and is also a hallmark of diverse neurodegenerative diseases. Despite recent interest in the field, little is known about the changes (and possible role) of the cytoskeleton during axonal degeneration. We studied the actin cytoskeleton in an in vitro model of developmental pruning induced by trophic factor withdrawal (TFW). We found that F-actin decrease and growth cone collapse (GCC) occur early after TFW; however, treatments that prevent axonal fragmentation failed to prevent GCC, suggesting independent pathways. Using super-resolution (STED) microscopy we found that the axonal actin/spectrin membrane-associated periodic skeleton (MPS) abundance and organization drop shortly after deprivation, remaining low until fragmentation. Fragmented axons lack MPS (while maintaining microtubules) and acute pharmacological treatments that stabilize actin filaments prevent MPS loss and protect from axonal fragmentation, suggesting that MPS destruction is required for axon fragmentation to proceed.Fil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Bordenave, Martín Diego. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Martinez, Gaby F.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Jalil, Sami. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Von Bilderling, Catalina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Barabas, Federico Martín. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Masullo, Luciano Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Johnstone, Aaron D.. McGill University; CanadáFil: Barker, Philip A.. University of British Columbia; CanadáFil: Bisbal, Mariano. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Stefani, Fernando Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Centro de Investigaciones en Bionanociencias "Elizabeth Jares Erijman"; ArgentinaFil: Caceres, Alfredo Oscar. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina. Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas de Córdoba; Argentin

The Actin/Spectrin Membrane-Associated Periodic Skeleton in Neurons

Neurons are the most asymmetric cell types, with their axons commonly extending over lengths that are thousand times longer than the diameter of the cell soma. Fluorescence nanoscopy has recently unveiled that actin, spectrin and accompanying proteins form a membrane-associated periodic skeleton (MPS) that is ubiquitously present in mature axons from all neuronal types evaluated so far. The MPS is a regular supramolecular protein structure consisting of actin “rings” separated by spectrin tetramer “spacers”. Although the MPS is best organized in axons, it is also present in dendrites, dendritic spine necks and thin cellular extensions of non-neuronal cells such as oligodendrocytes and microglia. The unique organization of the actin/spectrin skeleton has raised the hypothesis that it might serve to support the extreme physical and structural conditions that axons must resist during the lifespan of an organism. Another plausible function of the MPS consists of membrane compartmentalization and subsequent organization of protein domains. This review focuses on what we know so far about the structure of the MPS in different neuronal subdomains, its dynamics and the emerging evidence of its impact in axonal biology

New Views on the Misconstrued: Executioner Caspases and Their Diverse Non-apoptotic Roles

Initially characterized for their roles in apoptosis, executioner caspases have emerged as important regulators of an array of cellular activities. This is especially true in the nervous system, where sublethal caspase activity has been implicated in axonal pathfinding and branching, axonal degeneration, dendrite pruning, regeneration, long-term depression, and metaplasticity. Here we examine the roles of sublethal executioner caspase activity in nervous system development and maintenance, consider the mechanisms that locally activate and restrain these potential killers, and discuss how their activity be subverted in neurodegenerative disease.Fil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; ArgentinaFil: Barker, Philip A.. University of British Columbia; Canad

Growth factors and hormones pro-peptides: the unexpected adventures of the BDNF prodomain

Most growth factors and hormones are synthesized as pre-pro-proteins which are processed to the biologically active mature protein. The pre- and prodomains are cleaved from the precursor protein in the secretory pathway or, in some cases, extracellularly. The canonical functions of these prodomains are to assist in folding and stabilization of the mature domain, to direct intra and extracellular localization, to facilitate storage, and to regulate bioavailability of their mature counterpart. Recently, exciting evidence has revealed that prodomains of certain growth factors, after cleaved from the precursor pro-protein, can act as independent active signaling molecules. In this review, we discuss the various classical functions of prodomains, and the biological consequences of these pro-peptides acting as ligands. We will focus our attention on the brain-derived neurotrophic factor prodomain (pBDNF), which has been recently described as a novel secreted ligand influencing neuronal morphology and physiology.Fil: Zanin, Juan Pablo. Rutgers University; Estados Unidos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Unsain, Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet -Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentina.; ArgentinaFil: Anastasia Gonzalez, Agustin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigación Médica Mercedes y Martín Ferreyra; Argentin