Investigadores hacen un gran descubrimiento sobre el cerebro de los mamíferos

En un nuevo avance para comprender más sobre el cerebro de los mamíferos, los investigadores de la Universidad de Copenhague han hecho un descubrimiento increíble. Es decir, una enzima vital que permite que las señales cerebrales se enciendan o apaguen al azar, incluso tomando «descansos» de horas. Estos descubrimientos podrían tener un gran impacto en nuestra comprensión del cerebro y el desarrollo de productos farmacéuticos. Hoy, el descubrimiento está en la portada de Nature.

Millones de neuronas se envían constantemente mensajes entre sí para dar forma a pensamientos y recuerdos y permitirnos mover nuestros cuerpos a voluntad. Cuando dos neuronas se encuentran para intercambiar un mensaje, los neurotransmisores se transportan de una neurona a otra con la ayuda de una enzima única. Este proceso es crucial para la comunicación neuronal y la supervivencia de todos los organismos complejos. Hasta ahora, los investigadores de todo el mundo pensaban que estas enzimas estaban activas todo el tiempo para transmitir continuamente señales esenciales. Pero esto está lejos de ser el caso.

Utilizando un método innovador, los investigadores del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague estudiaron de cerca la enzima y descubrieron que su actividad se activa y desactiva a intervalos aleatorios, lo que contradice nuestra comprensión previa. «Esta es la primera vez que alguien estudia estas enzimas cerebrales de mamíferos, una molécula a la vez, y estamos asombrados con el resultado. Contrariamente a la creencia popular, y a diferencia de muchas otras proteínas, estas enzimas pueden dejar de funcionar durante minutos. Sin embargo, el los cerebros de humanos y otros mamíferos pueden funcionar milagrosamente», dice el profesor Dimitrios Stamou, quien dirigió el estudio del Centro de Sistemas Celulares de Ingeniería Geométrica en el Departamento de Química de la Universidad de Copenhague.

Hasta ahora, tales estudios se han llevado a cabo con enzimas muy estables de bacterias. Usando el nuevo método, los investigadores investigaron enzimas de mamíferos aisladas de cerebros de ratones por primera vez. Hoy, el estudio se publica y se coloca en la portada de la reconocida revista científica Nature. El cambio de enzimas podría tener implicaciones de gran alcance para la comunicación neuronal

Las neuronas se comunican mediante neurotransmisores. Para transferir mensajes entre dos neuronas, los neurotransmisores se bombean primero a diminutas vejigas de membrana (llamadas vesículas sinápticas). Las vejigas actúan como contenedores que almacenan los neurotransmisores y los liberan entre las dos neuronas justo a tiempo para enviar un mensaje. La enzima central de este estudio, conocida como V-ATPasa, es responsable de proporcionar la energía para las bombas de neurotransmisores en estos vasos. Sin él, los neurotransmisores no se bombearían a los contenedores y los contenedores no podrían transmitir mensajes entre neuronas.

Pero el estudio demuestra que en cada envase solo hay una enzima; cuando esa enzima se apague, no habrá más energía para impulsar la carga de neurotransmisores en los receptores. Este es un descubrimiento totalmente nuevo e inesperado. «Es casi incomprensible que el proceso extremadamente crítico de cargar neurotransmisores en contenedores se delegue a solo una molécula por contenedor. Especialmente cuando encontramos que el 40% del tiempo estas moléculas están apagadas», dice el profesor Dimitrios Stamou.

Estos hallazgos plantean muchas preguntas intrigantes: «¿Apagar el suministro de energía a los contenedores significa que muchos de ellos están realmente vacíos de neurotransmisores? ¿Una gran fracción de contenedores vacíos afectaría significativamente la comunicación entre las neuronas? Si es así, ¿sería esto un problema?» «Que las neuronas neurotransmisoras evolucionaron para funcionar, ¿o podría ser una forma completamente nueva de codificar información importante en el cerebro? Solo el tiempo lo dirá», dice.

Un método revolucionario para detectar fármacos en busca de V-ATPasa La enzima V-ATPasa es un importante objetivo farmacológico porque desempeña funciones críticas en el cáncer, la metástasis del cáncer y varias otras enfermedades potencialmente mortales. Por lo tanto, la V-ATPasa es un objetivo lucrativo para el desarrollo de fármacos contra el cáncer.

Los ensayos existentes para detectar V-ATPasa en fármacos se basan en promediar simultáneamente la señal de miles de millones de enzimas. Conocer el efecto promedio de un fármaco es suficiente siempre que una enzima funcione de manera constante a lo largo del tiempo o cuando las enzimas trabajen juntas en grandes cantidades. «Sin embargo, ahora sabemos que ninguno de los dos es necesariamente cierto para la V-ATPasa. Como resultado, de repente se ha vuelto fundamental contar con métodos que midan el comportamiento de las V-ATPasas individuales para comprender y optimizar el efecto deseado de un fármaco», dice. El primer autor del artículo, el Dr. Elefterios Kosmidis del Departamento de Química de la Universidad de Copenhague, quien dirigió los experimentos en el laboratorio.

El método desarrollado aquí es el primero que puede medir los efectos de los fármacos en el bombeo de protones de moléculas individuales de V-ATPasa. Puede detectar corrientes más de un millón de veces más pequeñas que el método de abrazadera de parche estándar de oro. (Y YO)

(Esta historia no ha sido editada por el equipo de Devdiscourse y se genera automáticamente a partir de un feed sindicado).