Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias de Alicante, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha desarrollado un estudio para identificar las proteínas que interactúan con los receptores sinápticos. El trabajo, que explica las características de la transmisión de información entre las neuronas, ha sido publicado en el último número de la revista “Journal of Neuroscience”.
La transmisión de información entre las 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, llamado kainato, forma un canal iónico cuya activación, cuando el glutamato es liberado, excita las neuronas. Los receptores de kainato pertenecen a la familia inotrópica, que forma canales de ionésicos pero, al contrario que otros receptores de la familia inotrópica, los receptores de kainato pueden activar una vía alternativa que inhibe los canales de calcio, disminuye la liberación de neurotransmisores cerebrales y bloquea la repolarización de la membrana, lo que ocasiona, también, la excitación neuronal.
Los investigadores Sergio Valbuena, Juan Lerma e Isabel Aller
El investigador Juan Lerma ha explicado que “esta peculiaridad de los receptores de kainato constituye una vía alternativa, no canónica, de excitación neuronal que nuestro grupo de investigación describió 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 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”.
Por su parte, el investigador del Instituto de Neurociencias, Sergio Valbuena, ha señalado que “aquella investigación abrió nuevas perspectivas sobre la concepción clásica de la señalización de los receptores de kainato, pero dejó abierta una incógnita: ¿cómo se activa y qué elementos están involucrados?”. Para contestarla, los investigadores del Instituto de Neurociencias han llevado a cabo un estudio proteómico de extractos de cerebro de ratón, que les ha permitido identificar las proteínas que interactúan con la porción intracelular de una de las subunidades del receptor de kainato, la GluK1. Así, han identificado hasta 22 proteínas que interactúan específicamente con este receptor, entre las que se encuentra la subunidad alfa de la proteína Go. Con una serie de experimentos adicionales, estos investigadores han demostrado que la proteína Go se activa tras la estimulación de este receptor y, a través del uso de ratones modificados genéticamente, han evidenciado que esta activación depende exclusivamente de la presencia de la subunidad GluK1 del receptor de kainato.
“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”, ha explicado la investigadora del Instituto de Neurociencias Isabel Aller. Asimismo, el investigador Juan Lerma ha añadido que “nuestro trabajo ha proporcionado las claves para el desarrollo de fármacos capaces de discriminar entre ambos sistemas de señalización, lo que mejoraría nuestra 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 su acción bloqueadora de la inhibición sináptica o, por ejemplo, para controlar la repolarización neuronal que, en ocasiones, puede ser causa de hiperexcitabilidad y desarrollar epilepsia”.