El estudio de la sinapsis es fundamental para comprender el sistema nervioso, los mecanismos de la enfermedad neurológica, y para el diseño de fármacos más eficaces para tratar sus patologías. Pero su compleja estructura hace difícil aproximarnos a su estudio.
La portada de la revista Science del 30 de mayo trae una buena noticia para los estudiosos de la sinapsis.
Un modelo en 3D para la sinapsis
Un grupo de investigadores de la Universidad de Göttingen en Alemania, liderados por el Profesor Silvio O. Rizzoli, ha conseguido crear un modelo en 3D que permite observar con detalle las principales estructuras sinápticas.
Este equipo, formado por especialistas de distintos centros, presenta un modelo computacional en 3D de una sinapsis media con 30.000 proteínas en detalle atómico.
El modelo se obtuvo tras aislar neuronas cerebrales de rata y combinando distintas técnicas. Para determinar el número de proteínas se utilizaron técnicas de inmundoblot y espectrometría de masas; la microscopía electrónica para medir el número de organelas, su tamaño y posición; y la microscopía de fluorescencia de súper-resolución para localizar las proteínas.
Durante mucho tiempo, el ciclo vesicular de la sinapsis ha servido como modelo de los mecanismos de transporte celular. Con este modelo dinámico puede estudiarse aún con mayor precisión ya que permite ver el aspecto exacto de una sinapsis en cada etapa del proceso y observar los cambios que se producen en las estructuras presinápticas al liberar y enviar los neurotransmisores.
Han visto que el número de proteínas involucradas en un mismo paso del ciclo vesicular sináptico es constante. En cambio el número de copias varía en más de 3 órdenes de magnitud entre las distintas etapas, desde unas 150 copias para las proteínas de fusión endosómica hasta más de 20.000 en la exocitosis.
Nuevas respuestas para la neurociencia
Este modelo presenta el número y la localización exacta de cientos de miles de proteínas neuronales, lo que en palabras del Profesor Rizzoli “abre un nuevo mundo a los neurocientíficos”. Esta abundancia y la distribución de proteínas en la sinapsis, ha sido durante mucho tiempo una frontera de la neurociencia.
Los nuevos hallazgos revelan que durante la liberación de los neurotransmisores de las vesículas sinápticas, en la sinapsis hay hasta 26.000 copias de las proteínas necesarias, mientras que el proceso de recaptación solo involucra entre 1.000 y 4.000 copias por sinapsis. Con este modelo se solventa una de las controversias más longevas en neurociencia: ¿cuantas vesículas sinápticas pueden liberarse de forma simultánea?
En una sinapsis hay vesículas suficientes para garantizar una adecuada liberación, pero para la recaptación vesicular el número de proteínas permite recatar solo el 7-11% de todas las vesículas de la sinapsis. Eso significa que la mayoría de vesículas no pueden usarse simultáneamente.
Ahora podemos constatar que el número de copias de proteínas involucradas en un mismo proceso es enorme y funcionan coordinadas como una maquinaria de alta precisión, pero no explica como la célula consigue manejar este complejo proceso.
Publicado por MJ Mas ↬mj mas
Mas información: Composition of isolated synaptic boutons reveals de amount of vesicle trafficking proteins, Science May 2014: Vol. 344 no. 6187 pp. 1023-1028, DOI: 10.1126/science.1252884
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