Muchos descubrimientos significativos han enriquecido nuestra exploración y comprensión del cerebro, incluyendo uno de los elementos celulares más activos – las neuronas – desde que se describió el cerebro por primera vez en el año 7000 A.C por eruditos egipcios.

Los científicos conocen la base de cómo los nervios transmiten el potencial de acción, los conceptos de transmisión química y eléctrica, e identifican una variedad de bombas, poros, y proteínas, así como un rango de canales de iones (sodio, potasio y calcio), diseñados para propagar o modular la actividad neuronal.

Ahora, el neurofisiólogo de la ASU Carsten Duch y la estudiante de doctorado Stefanie Ryglewski han descubierto pruebas de que podría existir un sensor de voltaje que active directamente un mecanismo de liberación de calcio intracelular, a través de la proteína G. Se había pensado que las proteínas G eran activadas por receptores acoplados y no por sensores de voltaje. Este nuevo hallazgo puede expandir el conocimiento de los científicos acerca de cómo gestiona múltiples tareas una neurona individual.

En el cerebro humano, con más de 100 mil millones de neuronas empaquetadas en un espacio del tamaño de un melón pequeño, las neuronas individuales son bombardeadas por información de sus vecinas. Cómo gestionan estas entradas para procesarlas e integrarlas – y cómo gestionan apropiadamente sus salidas – es por tanto central para llegar a una comprensión de cómo surge como un todo la actividad cerebral coordinada.

“Piensa en todas las tareas que una neurona tiene que hacer y en todos los tipos distintos de información que está siendo procesada en una célula”, dice Duch, profesor asociado en la Escuela de Ciencias de la Vida. “Creemos que estos sensores añaden otra herramienta a la caja de herramientas de las neuronas para gestionar información”.

En un artículo publicado en la revista Public Library of Science (PLoS) Biology el 6 de Marzo, Duch y Ryglewski esbozan cómo funciona la activación de esta proteína G, de reciente identificación y voltaje dependiente en la langosta Schistocerca gregaria. De acuerdo con Duch, se comprende bastante bien que cuando una célula nerviosa enciende en potencial de acción, los iones de calcio se mueven a través de la membrana usando canales de membrana dependientes del voltaje. Este movimiento, sucesivamente, causa la liberación de las reservas de calcio intracelular y da como resultado la regulación de múltiples procesos celulares, tales como la transcripción genética, la reorganización citoesqueletal o incluso la muerte celular. Sin embargo, hasta el trabajo de Duch en PLoS Biology, se creía que la excitación eléctrica de una neurona inducida por la liberación de calcio de las reservas internas sólo sucedía cuando los iones de calcio se movían a través de la membrana. De hecho, esto demuestra que el calcio intracelular almacenado también puede ser liberado en respuesta a cambios de voltaje, sin movimiento de iones.

¿Cómo de significativo es este hallazgo y hay analogías en otros sistemas de insectos o mamíferos? Duch dice que es demasiado pronto para saberlo, pero que Ryglewski y él están dando los primeros pasos para saberlo. Ryglewski está de visita desde la Universidad Freie de Berlín – donde Duch trabajó antes de unirse al Colegio de Ciencias y Artes Liberales en 2006, y ambos científicos están trabajando en configurar su sistema experimental para la mosca de la fruta, Drosophila.

“Esta investigación sólo nos dice qué está pasando en un sistema de cultivo celular y sobre los mecanismos en células individuales, pero no en sistemas completos”, dice Duch. “El siguiente paso es tomar este descubrimiento y mirar en un sistema que esté genéticamente bien definido, tal como la Drosophila. Pero lo que podemos decir es que dado que grandes porciones de membranas en las neuronas no tiene canales de calcio, un sensor activado solamente activado por cargas eléctricas añade un posibilidad de señalización de calcio no anticipada previamente a la maquinaria de comunicación intracelular de las neuronas”.


Autor: Margaret Coulombe
Fecha Original: 18 de abril de 2007
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