El cambio de proteínas sinápticas durante el desarrollo ofrece pistas sobre la evolución y la enfermedad

El primer análisis de cómo cambian las proteínas sinápticas durante el desarrollo temprano revela diferencias entre ratones y titíes, y también qué es diferente en individuos con trastornos del espectro autista. Los hallazgos de la Universidad de Kobe ofrecen los primeros conocimientos sobre el mecanismo detrás del desarrollo sináptico y abren vías para la investigación de posibles tratamientos.

Dado que las sinapsis son las conexiones entre nuestras células cerebrales, uno podría pensar que tener tantas como sea posible es algo bueno. Sin embargo, los cerebros de los primates hacen algo inesperado: después de la primera infancia, las conexiones entre las células cerebrales comienzan a disminuir en un proceso llamado «poda sináptica». Sorprendentemente, sabemos muy poco sobre el mecanismo molecular detrás de cómo cambian las sinapsis a medida que el cerebro madura, y esto también es un obstáculo para el desarrollo de curas para trastornos neuropsicológicos como el trastorno del espectro autista.

Tanto los avances recientes en la capacidad de analizar conjuntos de proteínas complejos como la reciente disponibilidad de titíes como organismos modelo de primates no humanos para estudios sobre el cerebro permitieron al neurocientífico Takumi Toru de la Universidad de Kobe abordar esta brecha de conocimiento.

Explica: «La colaboración con expertos en proteómica y cerebro de primates no humanos ha sido un factor crítico para permitir este estudio. Además, hemos establecido un canal analítico para comparar múltiples conjuntos de datos biológicos utilizando las últimas herramientas estadísticas y bioinformáticas, que fueron Otro elemento crucial.»

Con ello, centraron sus estudios en el análisis de una aglomeración de proteínas que se encuentra en el lado receptor de señales de las sinapsis, la llamada «densidad postsináptica», ya que en estudios anteriores ha quedado claro que sus constituyentes son clave para el desarrollo de pequeñas protuberancias en forma de hongo en las células receptoras de señales donde se forman las sinapsis.

Sus resultados, publicados en la revista Comunicaciones de la naturaleza, son la primera mirada de la ciencia a lo que sucede a nivel de proteínas en las sinapsis durante el desarrollo del cerebro en las primeras semanas, meses y años después del nacimiento. El equipo investigador identificó un grupo de proteínas que se producen más y otras que se producen menos con el paso del tiempo y pudieron confirmar que esto se debe a cambios en la regulación genética.

También descubrieron que el momento de esta regulación es diferente en ratones y titíes: lo que sucede en los ratones dos semanas después del nacimiento ocurre antes o alrededor del nacimiento en los titíes. Además, los titíes tienen una segunda fase de cambios proteicos que los ratones no tienen.

«Esto puede estar relacionado con las diferencias evolutivas entre los cerebros de roedores y primates», comenta Kaizuka Takeshi, el primer autor del artículo, también en lo que respecta al proceso de poda sináptica.

El interés de Takumi no se detuvo ahí. Sabiendo que el desarrollo del trastorno del espectro autista está relacionado con la inmadurez del desarrollo de las sinapsis, investigaron lo que esto significa en el nivel de las proteínas que su grupo había identificado que estaban relacionadas con el desarrollo de las sinapsis. De hecho, descubrieron que los genes que, según se informa, se expresan de manera diferencial en pacientes con autismo también ocupan un lugar destacado en sus datos.

«Estos datos sugieren que la densidad postsináptica en pacientes con trastorno del espectro autista es relativamente similar a la del período prenatal o neonatal en comparación con sujetos sanos», escriben los investigadores en el estudio. Ser capaz de construir hipótesis sobre el mecanismo molecular detrás de la aparición del trastorno podría abrir el camino para el desarrollo de tratamientos.

Takumi dice: «El desarrollo de sinapsis es una cuestión crucial a considerar en la maduración del cerebro. Sus anomalías están relacionadas con trastornos neuropsiquiátricos, incluidos los trastornos del espectro autista y la esquizofrenia. Los conjuntos de datos de proteomas que proporcionamos son importantes para considerar los mecanismos moleculares del desarrollo de sinapsis y la diferencia entre roedores y primates.»