Por primera vez, científicos de la University Southern California (USC) han mapeado un receptor neuronal. Este avance científico promete revolucionar el diseño de fármacos empleados para tratar enfermedades como el Alzheimer y la esquizofrenia.
El equipo obtuvo las primeras imágenes del mundo en alta resolución del receptor alfa7 (α7), una molécula responsable de la transmisión de señales entre neuronas, particularmente en las regiones del cerebro que se cree que están asociadas con el aprendizaje y la memoria.
Usando la imagen, los científicos estarán mejor equipados para diseñar fármacos dirigidos específicamente a interactuar con este receptor, en vez de seguir usando ciegamente una estrategia de ensayo-error.
“La mayor parte del interés por este trabajo proviene de las compañías farmacéuticas”, dijo Lin Chen, profesor de biología y química en la USC. “Ellos realmente no tienen una idea clara de esto. Ellos no saben cómo ó por qué sus fármacos actúan”.
La imagen de alta resolución también ayudará a los investigadores de neurociencias a estudiar cómo estos receptores reciben y transmiten las señales neuronales, una pregunta que ha intrigado a los investigadores durante décadas.
El artículo, escrito en colaboración con científicos del Keck School of Medicine de la USC y del Mayo Clinic College of Medicine, se ha publicado en la revista Nature Neuroscience.
Estos resultados siguen a un hito previo de Chen, que fue descifrar, en el año 2007, el funcionamiento interno del receptor de la nicotina.
El desarrollo de una imagen del receptor alfa 7 no fue una tarea fácil, lo cual es la causa de que se tardase tanto tiempo en elucidar la estructura, pese al gran interés por elucidar la estructura del receptor. Los intentos por descifrar la estructura de los receptores neuronales se están llevando a cabo desde hace 30 años.
“Este había sido un reto desde hace mucho tiempo”, dijo Chen. El desafío es doble, dijo. Es difícil obtener la suficiente cantidad de la proteína del receptor para llevar a cabo el análisis estructural, además la estructura flexible de estos receptores hace que su cristalización sea difícil, lo cual es un paso necesario para obtener las imágenes de alta resolución.
Los biólogos habitualmente acuden a la clonación molecular para estudiar esta clase de moléculas ya que fácilmente consiguen grandes cantidades de la molécula a estudiar; pero en el caso del receptor alfa 7 este método falló y no se produjo una cantidad suficiente, que estuviera correctamente estructurada para poderla estudiar.
“No puedes estudiarlo directamente en su forma natural, por lo que tienes que diseñarlo”, dijo Chen.
En el caso del alfa 7, el colaborador de Chen, el Doctor Steven Sine de la Mayo Clinic, diseñó una quimera, una molécula “Frankenstein” que comparte el 70% de su estructura con el receptor alfa 7, y reaccionando a los estímulos de igual manera que lo hace el alfa 7.
El siguiente paso fue la cristalización de estas proteínas para el estudio de alta resolución. Esto resulta ser particularmente difícil para los receptores neuronales porque son flexibles por ellos mismos, con el objetivo de unirse a un neurotransmisor. Una pequeña molécula que actúa como un mensajero del sistema nervioso, y se encarga de transmitir la señal a través de la neurona. Además, estos receptores tienen unidos moléculas de oligosacáridos, lo que le aporta una mayor flexibilidad al sistema.
La cristalización de alfa 7 fue un proceso laborioso, llevado a cabo por Shu-xing Li, la principal autora del estudio, miembro del laboratorio de Chen. Por cada 100 cristales obtenidos, sólo uno ó dos eran lo suficientemente buenos para el análisis estructural. Li tuvo que buscar a través de cientos de cristales para recolectar los suficientes datos para el análisis estructural.
“En cierto sentido, estos cristales probablemente fueran uno de los cristales más caros del mundo, sin duda, más caros que los diamantes”, dijo Chen. “Pero teniendo en cuenta la importancia de la información sobre los receptores neuronales de los seres humanos que podemos recoger de estos cristales, y su impacto potencial para el desarrollo de nuevos fármacos que puedan beneficiar al ser humano, vale la pena el esfuerzo realizado”.
Fuente: Science Daily.
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