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Cada vez que se memoriza algo, en alguna parte del cerebro un pequeño filamento se desplaza hacia fuera de una neurona y forma una conexión electroquímica con una neurona vecina.

Un equipo de biólogos de la Universidad de Vanderbilt, dirigido por el Profesor Asociado de Ciencias Biológicas Donna Webb, estudia cómo se forman estas conexiones a nivel molecular y celular.

Los filamentos que hacen estas nuevas conexiones se denominan espinas dendríticas y en una serie de experimentos descritos en la edición del 17 de abril del Journal of Biological Chemistry, los investigadores informan que una proteína de señalización específica, Asef2, miembro de una familia de proteínas que regulan la migración celular y la adhesión, desempeña un papel crítico en la formación de la espina dendrítica. Esto es significativo porque Asef2 se ha relacionado con el autismo y la coocurrencia de dependencia del alcohol y depresión.

«Las alteraciones en las espinas dendríticas se asocian con muchos trastornos neurológicos y de desarrollo, como autismo, enfermedad de Alzheimer y  síndrome de Down«, dijo Webb. «Sin embargo, la formación y el mantenimiento de las espinas es un proceso muy complejo que apenas estamos comenzando a entender.»

Los cuerpos celulares de las neuronas producen dos tipos de largas fibras que se tejen a través del cerebro: dendritas y axones. Los axones transmiten señales electroquímicas desde el cuerpo celular de una neurona a las dendritas de otra neurona. Las dendritas reciben las señales entrantes y los llevan al cuerpo celular. Esta es la forma en que las neuronas se comunican entre sí.

Mientras esperan señales entrantes, las dendritas producen continuamente diminutos filamentos flexibles denominados filopodios. Estos salen hacia fuera de la superficie de la dendrita y oscilan en la región entre las células en busca de los axones. Al mismo tiempo, los biólogos piensan que los axones secretan sustancias químicas de naturaleza desconocida que atraen a los filopodios.

Cuando uno de los filamentos dendríticos hace contacto con uno de los axones, comienza a adherirse y  desarrollarse una espina. El axón y la espina  forman las dos mitades de una unión sináptica. Nuevas conexiones como esta son la base para la formación y el almacenamiento de memoria.

El autismo se ha asociado con espinas inmaduras, que no se conectan correctamente con los axones para formar nuevas uniones sinápticas. Sin embargo, una reducción de espinas es característica de las primeras etapas de la enfermedad de Alzheimer. Esto puede ayudar a explicar por qué las personas con Alzheimer tienen problemas para formar nuevos recuerdos.

La formación de espinas está impulsado por actina, una proteína que produce microfilamentos y es parte del citoesqueleto. Webb y sus colegas mostraron que Asef2 promueve las espinas y la formación de sinapsis mediante la activación de otra proteína llamada Rac, que es conocida por  regular la actividad de actina. También descubrieron que otra proteína, espinofilina, recluta Asef2 y lo guía a las espinas específicas.

«Una vez que sepamos los mecanismos involucrados, entonces podremos ser capaces de encontrar fármacos que puedan restaurar la formación de espinas  en las personas que la han perdido, lo que podría devolverles su capacidad de recordar», dijo Webb.

Los coautores del estudio son los estudiantes de postgrado J. Corey Evans y Cristina Robinson y postdoctoral Mingjian Shi, del Departamento de Ciencias Biológicas y el Centro Kennedy para la Investigación sobre el Desarrollo Humano.

La investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud subvenciones GM092914, GM008554, MH071674 y el Centro Nacional de Recursos para investigación  S10RR025524. EE.UU.