Descubren las bases de una nueva señalización en las conexiones neuronales

• Han explicado cómo se transmite la información entre neuronas
• Ocurre en una conexión neuronal repleta de receptores que pueden activarse
• Los investigadores han identificado el papel de las proteínas en el proceso

Ilustración con una representación en 3D de neuronas.

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 que explica las características de la transmisión de información entre las neuronas

El trabajo, que identifica qué proteínas interactúan con los receptores sinápticos, aparece publicado en la revista Journal of Neuroscience, ha informado el CSIC.

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.

El papel de un receptor del 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”, ha indicado.

“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?”.

Estudio de la estructura de las proteínas

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", ha señalado.

"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.