Descubren las bases de una nueva señalización en la sinapsis neuronal

Científicos del Instituto de Neurociencias, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y la Universidad Miguel Hernández, han descrito nuevas características en la transmisión de información entre las neuronas. En concreto, han detectado la activación de unas proteínas llamadas Go mediante estimulación de receptores de kainato, una señalización implicada en la excitación e inhibición en el sistema nervioso.

SINC | | 04 mayo 2015 14:42

Cultivo de neuronas. / MR McGill

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.

"Este trabajo ofrece claves para el desarrollo de fármacos que discriminan entre dos formas de señalización", según los autores

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.

Identificadas 22 proteínas

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.

Referencia bibliográfica:

I. 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