Publicado 15/12/2020 07:12CET

Un nuevo método descubre tres veces más proteínas en la composición de las sinapsis cerebrales

Arterias del cerebro.
Arterias del cerebro. - GU LAB / HARVARD MEDICAL SCHOOL - Archivo

   MADRID, 15 Dic. (EUROPA PRESS) -

   Un método novedoso que analiza la composición molecular de las sinapsis cerebrales ha descubierto tres veces más proteínas de lo que se pensaba que había, según una investigación publicada en la revista 'PNAS'.

   Las neuronas son como el cableado eléctrico de nuestro cerebro, responsables de recibir información del mundo exterior y transmitir esta información al resto de nuestro cuerpo. Para funcionar correctamente, necesitan 'hablar' entre sí, y lo hacen a través de sinapsis, estructuras especializadas que actúan como uniones entre neuronas.

   Las sinapsis no solo conectan neuronas, sino que también reciben, procesan, almacenan y controlan toda la información que fluye dentro de esta red. Por lo tanto, son fundamentalmente importantes para nuestra forma de operar. Un fallo en las sinapsis puede influir en nuestra memoria, orientación espacial, capacidad de aprendizaje y capacidad de atención. Este fallo también está en la raíz de muchas enfermedades cerebrales, como el Alzheimer, la demencia, el autismo, el TDAH, el Parkinson, la epilepsia y la esquizofrenia.

   Falta conocimiento actual de la base molecular completa de las sinapsis, pero este nuevo estudio ayudará a cambiar eso. Este estudio ha creado el recurso más completo de las proteínas presentes en las sinapsis, que podría ser útil en futuras investigaciones de salud, como para proporcionar un diagnóstico más temprano de enfermedades cerebrales e identificar objetivos farmacológicos más específicos.

   "Las sinapsis están llenas de mecanismos de proteínas y comprender su contenido nos da acceso a mucha información molecular y funcional", explica el doctor Zacharie Taoufiq, científico de planta de la Unidad de Función Sináptica Celular y Molecular del Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Okinawa (OIST), en Japón, y autor principal del artículo.

   "Sabíamos que había brechas significativas en nuestro conocimiento actual del proteoma sináptico, por lo que desarrollamos un método para buscar todas las proteínas faltantes conocidas --explica--. Para nuestra sorpresa, encontramos muchas proteínas sinápticas nuevas y previamente ocultas".

   Con la participación de colaboradores de OIST, el Instituto Max Planck de Química Biofísica, en Alemania, y la Universidad Doshisha en Japón, el grupo de investigación tomó un método 'proteómico' convencional en este campo, que los científicos usan cuando quieren identificar cada proteína en un mezcla y la modificó para hacerla más potente.

   Este nuevo método reveló muchas secuencias ocultas de péptidos, los componentes básicos de las proteínas. En particular, el grupo quería poder identificar proteínas que pudieran parecerse en gran medida a otras proteínas pero que tienen funciones muy diferentes.

   Los resultados fueron asombrosos, según los investigadores. En total, el grupo identificó 4.439 proteínas sinápticas de las cuales 1.466 se encontraron en vesículas sinápticas (SV), tres veces más de lo que se había conocido anteriormente.

   El grupo de investigación decidió examinar más de cerca las proteínas SV. Las cuantificaron en una parcela, clasificándolas de los más abundantes a los menos abundantes.

   "Hubo una diferencia de un millón de veces --explica el doctor Taoufiq--. Encontramos unos pocos muy abundantes, que constituían el 90% de la cantidad total de proteínas SV. Pero también había una diversidad increíble y lo que parecen ser subpoblaciones SV. Parece que los proteomas sinápticos están estructurados como lenguajes, con unas pocas palabras (o proteínas) de uso frecuente y muchas menos frecuentes pero más específicas y significativas".

   Para revelar algunas de las funciones de las proteínas ocultas, los investigadores manipularon genéticamente las neuronas para suprimir estas proteínas. Un ejemplo fue una proteína que se necesitaba para reciclar el compartimento de la vesícula dentro de las sinapsis. Sin esta proteína, la capacidad de la sinapsis para transmitir información disminuyó en el rendimiento. Curiosamente, los investigadores encontraron que a menudo los de menor abundancia tenían algunas de las funciones más importantes.

   "De las 1.466 proteínas SV, encontramos un vínculo con 200 enfermedades cerebrales distintas --recuerda el doctor Taoufiq--. Lo que encontré muy sorprendente e interesante es que la mayoría de las causas de las enfermedades están relacionadas con las proteínas menos abundantes y previamente ocultas".

   Una de estas enfermedades es el Alzheimer. Los ensayos clínicos para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer tienen actualmente una tasa de fracaso del 99,6%. El doctor Taoufiq teoriza que esto se debe a que los pacientes tienen síntomas que pueden parecer muy similares, pero en realidad son causados por el mal funcionamiento de diferentes proteínas.

   "Esta investigación ha dado como resultado un catálogo de todas las diferentes proteínas en las sinapsis. Esto será una gran base para estudiar la diversidad sináptica regional y evolutiva del cerebro --asegura--. Nuestro nuevo método proteómico también será clave para encontrar la causa molecular de la enfermedad de cada paciente. La próxima tarea difícil pero inevitable", augura.