Nuevo estudio elucida cómo sabe el cerebro cuándo sacar la basura, con implicaciones a la enfermedad de Parkinson
El cerebro tiene su propio servicio de limpieza, un mecanismo sofisticado que elimina los desechos producidos por actividad celular. Durante décadas los científicos se han cuestionado cómo sabe el cerebro cuándo iniciar esta “recolección de basura” en las células.
Un equipo de científicos dirigido por Daniel Colón Ramos de la Universidad de Yale ha identificado una proteína que es clave para este proceso de eliminación de basura celular, conocido como ‘autofagia’. La proteína identificada, que se llama ATG-9, vincula la capacidad de las neuronas de acoplar la actividad sináptica, que genera desechos, con el proceso de autofagia, donde los desechos son absorbidos y degradados. Los científicos reportan sus nuevos hallazgos en la edición del 21 de enero de la revista científica Neuron.
Los científicos reportan que hay proteínas que son particularmente importantes para el tráfico de ATG-9 en las neuronas, específicamente en las uniones neuronales conocidas como sinapsis. Estas mutaciones resultan también en defectos de autofagia durante el aumento de la actividad sináptica—un déficit que a su vez se ha relacionado con varias enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Parkinson.
“Las neuronas están frecuentemente activas y sus maquinarias están sujetas a desgaste”, dijo Daniel Colón Ramos, profesor Dorys McConnell Duberg de Neurociencia y Biología Celular en la Escuela de Medicina de Yale y autor principal del artículo. “Cuanto más activas se vuelven estas neuronas, mayor es la necesidad de degradación celular para deshacerse de los componentes celulares dañados. Durante la autofagia, las neuronas crean organelos que son el equivalente celular de un camión de basura—una estructura que aísla, transporta y luego destruye los componentes celulares dañados. Dónde y cuándo se forma estos organelos es importante porque la recolección de los componentes celulares dañados debe programarse y coordinarse. Ha sido un misterio cómo las neuronas coordinan este proceso.
En este estudio la primera autora, Sisi Yang, se interesó en la función de la proteína ATG-9, que habían observado cerca de las sinapsis de las neuronas. Usando técnicas de genética molecular, descubrió que ATG-9 se mueve dentro de la sinapsis, y su movimiento ‘rastrea’ la actividad neuronal. Descubrieron que cuando aumenta la actividad sináptica, también lo hace el ciclo de vesículas sinápticas y el tráfico de ATG-9. Esto, a su vez, indica la necesidad de autofagia en la célula.
“Creemos que a medida que estas neuronas realizan su función y transmiten información, ATG-9 actúa como una especie de registro de actividad que, cuando aumenta la actividad de las neuronas, ayuda a alertar a las células para que produzcan más autofagia para futuras limpiezas”, dijo Yang. “Por lo tanto, ATG-9 actúa como un coordinador de la actividad sináptica y la autofagia”.
Los hallazgos también agregan otra pista sobre la patología subyacente de las enfermedades neurodegenerativas que se han relacionado con la función alterada de la autofagia. Por ejemplo, los autores encontraron que varias mutaciones relacionadas con la actividad sináptica, incluida una mutación genética identificada en humanos y relacionada con la enfermedad de Parkinson, afecta el tráfico de ATG-9 en las sinapsis y dificulta la capacidad de las neuronas para aumentar la autofagia cuando aumenta la actividad neuronal.
“Encontramos que tanto en las neuronas de vertebrados como en las de invertebrados, el afectar el tráfico de ATG-9 en la sinapsis afecta la capacidad de las neuronas para inducir la autofagia dependiente de la actividad”, dijo Colón-Ramos. “El hecho de que estas mismas lesiones genéticas se hayan asociado con trastornos neurodegenerativos ahora proporciona objetivos para reactivar estos procesos de limpieza, quizás previniendo la disfunción neuronal observada en enfermedades neurodegenerativas”. Los laboratorios de Pietro de Camilli de Yale, el profesor de neurociencia John Klingenstein y profesor de biología celular, y Jihong Bai del Fred Hutchinson Cancer Center con sede en Seattle también contribuyeron al estudio.
