ALICANTE 10 Sep. (EUROPA PRESS) -
Un equipo del Instituto de Neurociencias (IN), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH), ha identificado en ratones un mecanismo que protege la identidad de las neuronas: dos enzimas, unas proteínas que actúan como una herramienta biológica que acelera las reacciones químicas en el cuerpo e interactúan para trabajar como "auténticos guardianes epigenéticos".
Su función es silenciar los genes que no corresponden a las neuronas y mantener activas únicamente las instrucciones genéticas adecuadas. Para llevar a cabo este estudio, publicado en la revista 'Cell Reports', el equipo del laboratorio Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal del IN utilizó un modelo de ratón en el que eliminaron simultáneamente los genes que expresan las enzimas KDM1A y KDM5C en neuronas del cerebro adulto.
Esto les permitió estudiar qué ocurre cuando se pierde este control epigenético en neuronas maduras, y no solo durante su desarrollo. La epigenética es una rama de la biología que estudia cómo ciertos factores pueden encender o apagar genes sin cambiar el ADN, según ha señalado el CSIC en un comunicado.
"Lo sorprendente es que la acción conjunta de estas dos enzimas va más allá de la suma de sus efectos individuales. Cuando ambas fallan, las neuronas empiezan a expresar genes que no le corresponden con consecuencias negativas para la memoria, la capacidad de aprendizaje y la regulación de la ansiedad del animal", ha señalado Ángel Barco, director del laboratorio que lidera el estudio.
Mediante un "enfoque multidisciplinar", el equipo investigador observó que la pérdida de ambas enzimas "altera profundamente" el paisaje epigenético de la neurona. Numerosas regiones del genoma acumulaban una marca epigenética asociada a genes activos en zonas que deberían permanecer inactivas.
Además, detectaron una "desorganización" en la estructura tridimensional del genoma neuronal. Estos cambios se traducen en alteraciones en la fisiología de las neuronas, como una mayor excitabilidad, "que repercuten negativamente en el comportamiento y en las capacidades cognitivas de los ratones".
"AVANCE"
Estos resultados suponen un "avance" para entender el origen de los trastornos neurológicos asociados a la discapacidad intelectual causados por mutaciones en reguladores epigenéticos. "Comprender cómo interaccionan estas enzimas no solo nos ayuda a descifrar la biología de las neuronas, sino también a identificar posibles mecanismos implicados en enfermedades neurológicas", ha subrayado Juan Paraíso Luna, investigador postdoctoral en el IN y coprimer autor del artículo.
Este estudio complementa trabajos previos del mismo laboratorio, que "ya habían demostrado" la "relevancia" de cada una de estas enzimas por separado. Por un lado, KDM1A, esencial para preservar la organización tridimensional del genoma y prevenir su deterioro asociado al envejecimiento, y, por otro, KDM5C, necesaria para evitar transcripciones erróneas y afinar la respuesta de las neuronas a los estímulos. La novedad es que ambas proteínas cooperan para preservar la identidad neuronal.
"Las mutaciones en los genes de KDM1A y KDM5C se han asociado en humanos con discapacidad intelectual y otros trastornos neurológicos, por lo que este trabajo abre una ventana a nuevas investigaciones que nos pueden ayudar a profundizar en el origen de ciertas enfermedades del cerebro", ha concluido Barco.
Este trabajo ha sido posible gracias a la colaboración con el grupo del catedrático del Área de Fisiología de la UMH Emilio Geijo y a la financiación de La Marató de TV3, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Fundación La Caixa.
