Antiguos desconocidos: Las proteínas noelinas, claves en la capacidad de aprendizaje de los cerebros de mamíferos
Un equipo de investigación germano-americano dirigido por fisiólogos de Friburgo revela la importancia fundamental de las proteínas Noelin para la plasticidad de las células nerviosas
Un equipo de investigación germano-estadounidense dirigido por el Prof. Dr. Bernd Fakler, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Friburgo, ha logrado demostrar la influencia central de las proteínas Noelin1-3 en la capacidad de aprendizaje de los cerebros de mamíferos. Los resultados detallados del estudio han sido publicados en la revista científica Neuron por Cell Press . Los autores principales son el Dr. Sami Boudkkazi y el Dr. Jochen Schwenk, ambos miembros del Instituto Fisiológico de Friburgo, y el Dr. Naoki Nakaya, de los Institutos Nacionales de Salud, Bethesda/EE.UU.
Imagen de microscopio electrónico de una sinapsis excitatoria y esquema de la red de proteínas que anclan los receptores AMPA en la membrana celular.
Bernd Fakler
Mejor comprensión de los procesos cerebrales
Al menos 40 proteínas son necesarias para la estructura y función de los receptores AMPA, los principales receptores transmisores en las sinapsis excitatorias (excitadoras) del cerebro. En los últimos diez años, el grupo de investigación de Fakler ha sido capaz de dilucidar la mayoría de las tareas que realizan estos componentes básicos; sin embargo, la función de algunos de ellos seguía completamente inexplorada. Hasta ahora, estas incógnitas incluían a noeline1-3, una familia de proteínas secretadas presentes en todos los vertebrados. "Estudiamos los receptores AMPA en los cerebros de ratones en los que la producción de noelina1-3 estaba específicamente inactivada. Éstos procedían de nuestros socios estadounidenses del proyecto en torno al Dr. Stanislav Tomarev, de los Institutos Nacionales de Salud de Bethesda/EE.UU.", explica Fakler, director del estudio. Resume así los resultados centrales del estudio: "Hemos podido demostrar que las noelinas, como tetrámeros, pueden unir los receptores AMPA con toda una serie de proteínas de anclaje como la neurexina1 o la neuritina1 y estabilizarlos así en la membrana celular. Las noelinas1-3 son así responsables del mantenimiento de la plasticidad sináptica dependiente de la actividad de las células nerviosas: funcionan, por así decirlo, como "anclajes universales" que controlan la distribución y la dinámica de los receptores AMPA en el cerebro".
Los resultados de estas investigaciones no sólo permiten concluir que las sinapsis con una deficiencia crítica de Noelina apenas son capaces de aprender. Si faltan las proteínas secretoras que se producen en el cerebro, esto también tiene un efecto negativo a largo plazo sobre la función y la morfología de las neuronas. "Nuestro trabajo demuestra que la complejidad de las células nerviosas disminuye y algunas funciones dejan de estar garantizadas. Aún no se sabe qué consecuencias puede tener esta evolución para las funciones cerebrales superiores", afirma Fakler.
Hallazgos fundamentales para la investigación básica en otras disciplinas
Los resultados del equipo internacional de investigación no pueden aplicarse de forma generalizada al cerebro humano, afirma Fakler. "Sin embargo, sospechamos que existe casi una correlación 1:1 con los humanos en los receptores de glutamato. Por tanto, soy optimista respecto a que nuestros novedosos hallazgos sobre el modo de acción de las proteínas Noelin en el cerebro puedan contribuir también a la investigación básica en humanos." Además, científicos de otras disciplinas podrían utilizar los resultados del estudio para explicar, por ejemplo, el mayor o menor grado de plasticidad de las células nerviosas o sacar conclusiones sobre las redes neuronales y su procesamiento de la información.
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Publicación original
Sami Boudkkazi, Jochen Schwenk, Naoki Nakaya, Aline Brechet, Astrid Kollewe, Harumi Harada, Wolfgang Bildl, Akos Kulik, Lijin Dong, Afia Sultana, Gerd Zolles, Uwe Schulte, Stanislav Tomarev, Bernd Fakler; "A Noelin-organized extracellular network of proteins required for constitutive and context-dependent anchoring of AMPA-receptors. "; Neuron (2023).
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