Um ensaio baseado em espectroscopia de fluorescência com eficiência temporal para avaliar o status de polimerização de actina em roedores e tecidos cerebrais humanos

A actina de proteína citoesquelél está envolvida em múltiplas funções celulares, incluindo suporte estrutural, transporte celular, motilidade celular e divisão. A actina ocorre em equilíbrio em duas formas: actina globular monomérica (G-actin) e ato de fisordenada polimerizada (F-actin). Mudanças rápidas no status de polimerização da actina (interconversão entre suas formas G e F) resultam em rápida montagem de filamentos e desmontagem e fundamentam suas funções regulatórias na fisiologia celular. Actin forma o principal componente da estrutura citoesquelético neuronal e influencia uma ampla gama de funções neuronais^1,2. Note-se que o citoesqueleto actin forma parte integrante da plataforma estrutural dos terminais sinápticos. Como tal, é um dos principais determinantes da morfogênese sináptica e da fisiologia e desempenha um papel fundamental no controle do tamanho, número e morfologia das sinapses^3,4,5. Em particular, a polimerização dinâmica de actina-despomerização é um determinante fundamental da remodelagem sináptica associada à plasticidade sináptica subjacente aos processos de memória e aprendizagem. De fato, tanto as funções pressiná-iânfmáticas (como a liberação neurotransmissor^6,7,8,9,10) quanto as funções postsintálicas (remodelagem dinâmica relacionada à plasticidade^11,12,13,14) dependem criticamente de mudanças dinâmicas no status de polimerização do citoesqueleto actin.

Em condições fisiológicas, os níveis de F-actin são dinamicamente e firmemente regulados através de uma via multimodal envolvendo modificação pós-transacional^4,15,16, bem como proteínas de ligação de actina (ABPs)^4,17. Os ABPs podem influenciar a dinâmica da actina em vários níveis (como iniciar ou inibir a polimerização, induzir ramificações de filamentos, cortar filamentos em peças menores, promover a despomerização e proteger contra a despomerização), e estão em turno sob um rigoroso controle modulatório sensível a vários sinais extra e intracelular^18,19,20. Tais verificações regulatórias em vários níveis ditam uma regulação rigorosa da dinâmica da actina no citoesqueleto sináptico, afinando aspectos pré e postinopticos da fisiologia neuronal, tanto nos estados basais quanto induzidos pela atividade.

Dado os importantes papéis da actina na fisiologia neuronal, não é de surpreender que vários estudos tenham fornecido evidências de alterações na dinâmica da actina como eventos patogênicos críticos ligados a uma ampla gama de distúrbios neurológicos, incluindo neurodegeneração, doenças psicológicas e doenças neurodesenvolvimentares^{3,21,22,23,24,25,26,27}. Apesar da riqueza de dados de pesquisa que apontam para papéis-chave da actina na fisiologia neuronal e na fisiopatologia, no entanto, lacunas significativas ainda permanecem na compreensão da dinâmica da actina, particularmente no citoesqueleto sináptico. Mais estudos de pesquisa são necessários para ter uma melhor compreensão da actina neuronal e suas alterações em condições patológicas. Uma das principais áreas de foco nesse contexto é a avaliação do status de polimerização de actina. Existem kits comerciais baseados em manchas ocidentais (G-Actin/F-Actin in vivo assay bioquímico kit; Cytoskeleton SKU BK037^28,29) e ensaios caseiros para avaliação dos níveis de F-actin⁶. No entanto, como estes requerem isolamento bioquímico de F-actin e G-actin e porque sua quantificação subsequente é baseada em protocolos de imunobloquetação, eles podem ser demorados. Aqui relatamos um ensaio baseado em espectroscopia de fluorescência adaptado de um estudo anterior³⁰ com modificações que podem ser usadas para avaliar tanto os níveis basais de F-actin, como mudanças dinâmicas em sua montagem-desmontagem. Notavelmente, modificamos eficientemente o protocolo original que requer amostras adequadas para um cuvette de 1 mL para o formato atual de placa de 96 poços. O protocolo modificado reduziu significativamente a quantidade de tecido/amostra necessária para o ensaio. Além disso, fornecemos evidências de que o protocolo é adequado não apenas para homogeneizadores de tecido cerebral, mas também frações subcelulares, como terminais sinápticos isolados (sinápttos e sinápticos). Por fim, o ensaio pode ser empregado para tecidos cerebrais de roedores recém-dissecados e amostras cerebrais humanas pós-morte armazenadas a longo prazo. Note-se que, embora o ensaio seja apresentado em um contexto neuronal, ele pode ser adequadamente estendido a outros tipos de células e processos fisiológicos associados a eles.