Descubren las bases de una nueva señalización en la sinapsis neuronal

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Descubren las bases de una nueva 
señalización en la sinapsis neuronal

 

Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández, ha desarrollado un estudio para identificar qué proteínas interactúan con los receptores sinápticos. El trabajo, que explica las características de la transmisión de información entre las neuronas, aparece publicado en la revista Journal of Neuroscience.

La transmisión de información entre neuronas ocurre en la sinapsis, que es una conexión o enlace intercelular repleto de receptores que pueden ser activados por neurotransmisores químicos, como por ejemplo el glutamato. Un receptor del glutamato es el llamado kainato, que forma un canal iónico -proteínas que controlan el paso de iones- cuya activación, cuando el glutamato es liberado, excita las neuronas. Los receptores de kainato, a diferencia de otros receptores de su familia, pueden activar una vía alternativa que inhibe los canales de calcio, disminuye la liberación de neurotransmisores   cerebrales   y   bloquea   la   repolarización   de   la   membrana, ocasionando también así la excitación neuronal.

El investigador del CSIC Juan Lerma, del Instituto de Neurociencias, explica que “esta peculiaridad de los receptores de kainato constituye una vía alternativa, no canónica, de excitación neuronal que describió nuestro grupo de investigación hace unos años. Nos dimos cuenta de que algunas de las actividades de los receptores de kainato producían la  activación de otras proteínas como la Fosfolipasa C y  que se podían prevenir con la toxina pertúsica, lo que indicaba que la acción de los receptores de kainato estaba mediada por la activación de proteínas G, que son proteínas transductores de señales”.

“Aquella investigación -añade Sergio Valbuena, también investigador del CSIC- abrió nuevas perspectivas sobre la concepción clásica de la señalización de los receptores de kainato pero dejó una incógnita abierta: ¿Cómo se activa y qué elementos están involucrados?”. Para contestar a esta pregunta los investigadores del Instituto de Neurociencias han llevado a cabo un estudio proteómico -es decir, un estudio a gran escala de la estructura y función de las proteínas- con ratones. Han identificado las proteínas que interactúan con la porción intracelular de una de las subunidades del receptor de kainato, la GluK1, y así han identificado hasta 22 proteínas, entre ellas la proteína Go. Los científicos han demostrado que esta proteína se activa tras la estimulación del receptor y, usando ratones modificados genéticamente, han evidenciado que esta activación depende exclusivamente de la presencia de GluK1.

“Esta señalización no canónica de los receptores de kainato está implicada en la alteración  del  equilibrio  existente entre  la  excitación  y la  inhibición en  el  sistema nervioso,   del   cual   depende   el   correcto   funcionamiento   cerebral”,   aclara   la investigadora del CSIC Isabel Aller. “Nuestro trabajo ha proporcionado las claves para el   desarrollo   de   fármacos   capaces   de   discriminar   entre   ambos   sistemas   de señalización, lo que mejoraría la capacidad de modular la actividad cerebral de una manera fina. En el futuro podríamos incluso diseñar pequeños péptidos que interrumpan  el  acoplamiento  entre  el  receptor  de  kainato  y  la  proteína  G  para controlar así su acción bloqueadora de la inhibición sináptica o, por ejemplo, controlar la repolarización neuronal que, en ocasiones, puede ser causa de hiperexcitabilidad y desarrollar epilepsia”, concluye Lerma.

  1. Rutkowska-Wlodarczyk, M. I. Aller, S. Valbuena, J-C. Bologna, L. Prézeau, y J. Lerma. A Proteomic Analysis Reveals the Interaction of GluK1 Ionotropic Kainate Receptor Subunits with Go Proteins. The Journal of Neuroscience. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.5059-14.2015

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