Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias, centro mixto del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández, ha
desarrollado un estudio para identificar qué proteínas interactúan con los receptores
sinápticos. El trabajo, que explica las características de la transmisión de información
entre las neuronas, aparece 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 es el llamado kainato que 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,
ocasionando también así la excitación neuronal.
El profesor de investigación del CSIC Juan Lerma explica 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”.
“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?” añade el investigador del CSIC Sergio Valbuena. Para contestarla, los investigadores del Instituto de Neurociencias han
llevado a cabo un estudio proteómico de extractos de cerebro de ratón lo 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 cuales 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, usando ratones modificados genéticamente, han
evidenciado que esta activación depende exclusivamente de la presencia de la
subunidad GluK1 del receptor de kainato.
“Ésta 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”, aclara la
investigadora del CSIC Isabel Aller. “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 así
controlar su acción bloqueadora de la inhibición sináptica o, por ejemplo, controlar la
repolarización neuronal que, en ocasiones, puede ser causa de hiperexcitabilidad y
desarrollar epilepsia”, concluye Lerma.
Izabela Rutkowska-Wlodarczyk, M. Isabel Aller, Sergio Valbuena, Jean-Charles Bologna, Laurent Prézeau,
y Juan Lerma. A Proteomic Analysis Reveals the Interaction of GluK1 Ionotropic Kainate Receptor
Subunits with Go Proteins. The Journal of Neuroscience, 1 April 2015, 35(13): 5171-5179; DOI:
10.1523/JNEUROSCI.5059-14.2015