Neuronas: trabajo en equipo para pensar más rápido

Para que el cerebro se active y podamos pensar eficientemente es necesario que las proteínas que comunican a las neuronas entre sí trabajen en equipo. En el Instituto Max-Planck de Gotinga se estudia este fenómeno, hasta ahora desconocido.

El conjunto de células nerviosas que conforman nuestro organismo intercambian permanentemente información entre sí a través de proteínas de la membrana celular, que cumplen el papel de transmisores bioquímicos. De este modo permiten que en nuestro cuerpo se lleven a cabo diversas tareas, desde las más básicas hasta las más complejas, como pensar.

Fusionarse para comunicarse

Las neuronas se comunican por medio de las sinapsis, en las que dos células vecinas se contactan. La célula emisora produce ínfimas vesículas conteniendo sustancias químicas transmisoras que se fusionan con la membrana liberándolas en la célula receptora, la cual es activada de este modo.

La fusión se hace posible gracias a las llamadas proteínas SNARE, un grupo de proteínas especializadas en anclarlas a la zona activa. Cada SNARE cuenta con un péptido que lo une a la membrana. Para fusionarse, las SNARE se unen en grupos o clusters. Lo que no se sabía hasta ahora es de qué modo se unen dichas proteínas.

Las proteínas se autoorganizan

Siempre se creyó que las proteínas de las membranas se unían gracias a la ayuda de otro tipo de proteínas, los lípidos. “Pudimos demostrar que lo que sucede en realidad es que las proteínas se organizan de forma autónoma para interactuar”, aclara el director del proyecto, Thorsten Lang, del Instituto Max Planck de Química Biofísica de Gotinga, al sur de Alemania. Y explica que “las proteínas se disponen como plataformas moleculares para que las vesículas se adosen más rápidamente a la célula y así las señales puedan ser transmitidas a mayor velocidad.”

Los investigadores combinaron diversos métodos para observar el comportamiento de las enzimas. Lo que más les interesaba era comprobar qué es lo que mueve a las proteínas a reunirse, y cuán flexibles son los grupos. Para ello analizaron el comportamiento de una proteína SNARE específica, la Syntaxin-1.

Alrededor de 1000 grupos de Syntaxin-1 caben en el grueso de un cabello, pero estos equipos de trabajo son tan numerosos y tan minúsculos que no es posible verlos con un microscopio normal. Sólo con un microscopio STED de altísima resolución se pudo observar y medir a los grupos de Syntaxin-1, que miden una milésima del diámetro de un solo cabello humano. Gracias a experimentos con simulación computada los científicos lograron averiguar la cantidad de proteínas que contiene cada grupo. Además, estudiaron la movilidad de las mismas entre los diferentes grupos.

Estos grupos de proteínas son, según los expertos, los que hacen posible que determinados procesos de pensamiento se desarrollen a mayor velocidad. En el futuro, el grupo del Instituto Max-Planck planea averiguar de qué manera los grupos de proteínas se comunican entre sí dentro de un cluster de Syntaxin-1.

Investigan botulina como antiespasmódico

El “efecto secundario” de estos experimentos es positivo, ya que, a través del análisis de las proteínas SNARE se puede investigar el efecto de una sustancia tóxica para el sistema nervioso, la botulina o botox. Este veneno corta las Syntaxinas, lo que no permitiría la formación de los equipos de trabajo. A su vez, el estudio de los efectos de la botulina haría posible descubrir de qué modo utilizarla para evitar espasmos nerviosos, ya que, en pequeñas dosis, la botulina permite bloquear las conexiones nerviosas y provoca distensión muscular. Este es también el mecanismo por el cual el botox actúa en contra de las arrugas de la piel.