Un estudio en el que han participado el Dr. Eduardo Soriano, jefe del grupo de investigación en Desarrollo y Regeneración Neuronal del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), y la Dra. Yasmina Manso del mismo grupo de investigación, en colaboración con otras instituciones, ha demostrado el papel central de NEK7, una proteína reguladora de microtúbulos, en el crecimiento y ramificación de las dendritas en las neuronas y en la formación de las sinapsis. El trabajo acaba de ser publicado en la revista Nature Communications.
Las neuronas son una de las células más polarizadas de nuestro organismo, con dos regiones claramente diferenciadas: un extremo con un axón largo y delgado y el otro que comprende el cuerpo celular y las numerosas y cortas dendritas. Esta polaridad determina que la señal nerviosa viaje en una dirección determinada, en el interior de la neurona desde la dendrita donde se recibe hacia el cuerpo celular y el axón, para transmitirse a otras células. De esta manera se garantiza que la señal eléctrica viaje correctamente dentro del tejido nervioso.
El desarrollo embrionario de las neuronas, su diferenciación a células maduras y su correcto funcionamiento dependen de un entramado tridimensional de proteínas que se conoce como citoesqueleto, presente en todas las células, que les sirve de soporte, organiza sus estructuras internas e interviene en los fenómenos de transporte, tráfico y división celular. Una pieza del citoesqueleto son unas estructuras tubulares denominadas microtúbulos, una especie de raíles a través de los cuales se transportan moléculas y estructuras por el interior de la célula. Los microtúbulos se organizan y crecen regulados por proteínas que se denominan reguladoras de microtúbulos.
El estudio, liderado por el Dr. Jens Luders del IRB Barcelona, ha identificado una proteína reguladora de microtúbulos, denominada NEK7, que desempeña un papel en la morfogénesis específicamente de las dendritas. Su acción la realiza mediante otra proteína, Eg5, que estabilizaría los microtúbulos, evitando su degradación y favoreciendo de esta manera el crecimiento y ramificación de las dendritas.
El estudio se realizó mediante ensayos de células en cultivo y con ratones. En primer lugar, se utilizaron cultivos de neuronas, en diferentes estados de diferenciación y maduración, de tejido cerebral de ratones y se estudiaron más de 1500 genes de proteínas asociadas a los microtúbulos. Se analizó cómo variaba la expresión de dichos genes a lo largo del tiempo de cultivo. Se vio que el gen de la proteína NEK7 aumentaba su expresión en estados finales de la diferenciación. También se usaron ratones a los que se les había suprimido la expresión del gen de NEK7, resultando en una reducción en el tamaño y número de dendritas. De esta forma se concluyó que NEK7 juega un papel de relevancia en la regulación de la morfogénesis de las dendritas en las neuronas.
El estudio supone un avance en la comprensión de cómo el citoesqueleto y en concreto los microtúbulos y sus proteínas asociadas determinan la estructura y función de las neuronas y la formación de sinapsis. Ambos procesos, sinapsis y estructura neuronal, están alterados en las enfermedades neurodegenerativas, por lo que el presente estudio abre la puerta a investigar la función de estos componentes del citoesqueleto en estas enfermedades.
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