Según las últimas investigaciones, el cerebro cuenta con un servicio de limpieza que elimina los desechos y la basura que quedan de la actividad celular.
La autofagia (ATG-9) es una proteína que, según creen los investigadores de Yale, es fundamental para este proceso.
La incapacidad de la autofagia para cumplir su función durante el aumento de la actividad sináptica podría estar relacionada con varias enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Parkinson.
Una nueva investigación revela más detalles sobre cómo funciona realmente el servicio de limpieza propio del cerebro, un sofisticado mecanismo que elimina los desechos y la basura que quedan de la actividad celular.
A los científicos les ha resultado difícil determinar exactamente cómo sabe el cerebro cuándo iniciar esta «recogida de basura» celular.
Ahora, los investigadores han identificado una proteína clave para este proceso, conocido como autofagia.
Esa proteína, ATG-9, registra la actividad sináptica y señala la necesidad de aumentar la autofagia, proceso en el que los desechos neuronales generados por el aumento de la actividad son engullidos y degradados.
Las mutaciones que afectan al transporte de ATG-9 en las uniones neuronales, conocidas como sinapsis, podrían ayudar a explicar por qué la autofagia no cumple su función durante el aumento de la actividad sináptica, un déficit que se ha relacionado con varias enfermedades neurodegenerativas, incluida la enfermedad de Parkinson.
Seguimiento de la actividad neuronal
«Las neuronas están activas con frecuencia y su maquinaria sufre desgaste», afirma Daniel Colón-Ramos, profesor de Neurociencia y Biología Celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale y autor principal del artículo publicado en Neuron.
Cuanto más activas se vuelven estas neuronas, mayor es la necesidad de degradación celular para eliminar los componentes celulares dañados. Durante la autofagia, las neuronas crean un orgánulo que equivale a un camión de recogida de basura celular: aísla, transporta y luego destruye los componentes celulares dañados.
El lugar y el momento en que se forma el orgánulo son importantes, porque la recogida debe programarse y coordinarse. No se sabía cómo coordinan las neuronas este proceso.
Para el nuevo estudio, los investigadores, dirigidos por Colón-Ramos y por la primera autora, Sisi Yang, estudiante de doctorado, se interesaron por la función de la proteína ATG-9, que habían observado cerca de las sinapsis de las neuronas.
Mediante métodos genéticos y moleculares, descubrieron que ATG-9 rastrea la actividad neuronal al participar en un proceso llamado ciclo de las vesículas sinápticas, en el que las células secretan neurotransmisores que llevan a cabo funciones cerebrales. Observaron que, cuando aumenta la actividad sináptica, también aumentan el ciclo de las vesículas sinápticas y el transporte de ATG-9. Esto, a su vez, señala la necesidad del equipo de limpieza de la autofagia.
«Creemos que, mientras estas neuronas cumplen su función y transmiten información, ATG-9 actúa como una especie de registro de actividad que, cuando aumenta la actividad neuronal, ayuda a alertar a las células para que produzcan más autofagia y realicen futuras limpiezas», afirma Yang. «Por lo tanto, ATG-9 actúa como coordinador de la actividad sináptica y la autofagia».
¿Una pista sobre la enfermedad de Parkinson?
Los hallazgos también aportan otra pista sobre la patología subyacente de las enfermedades neurodegenerativas que se han relacionado con el deterioro de la función de la autofagia.
Por ejemplo, los autores descubrieron que varias mutaciones relacionadas con la actividad sináptica —incluida una mutación genética identificada en humanos y vinculada a la enfermedad de Parkinson— afectan al transporte de ATG-9 en las sinapsis y dificultan que las neuronas aumenten la autofagia cuando se incrementa la actividad neuronal.
«Observamos que, tanto en neuronas vertebradas como invertebradas, alterar el transporte de ATG-9 en la sinapsis afecta a la capacidad de las neuronas para inducir la autofagia dependiente de la actividad», afirma Colón-Ramos.
«El hecho de que estas mismas alteraciones genéticas se hayan asociado con trastornos neurodegenerativos ofrece ahora objetivos para reactivar estos procesos de limpieza, quizá previniendo la disfunción neuronal observada en las enfermedades neurodegenerativas».
Entre los coautores adicionales figuran investigadores del Fred Hutchinson Cancer Center de Seattle y de Yale.
Fuente: Universidad de Yale
