Los científicos han revelado la estructura de un receptor crítico en el cerebro asociado con el aprendizaje, la memoria, el comportamiento y el estado de ánimo.
La nueva investigación, publicada hoy en la revista Science, es la primera en revelar la estructura de los receptores AMPA en su estado natural. Este descubrimiento podría llevar a una nueva visión sobre el mecanismo detrás de una amplia gama de trastornos y enfermedades del sistema nervioso.
«Estos son los interruptores eléctricos fundamentales del cerebro», dijo el autor principal Eric Gouaux, Ph.D, científico senior y Jennifer y Bernard LaCroute, presidente de término de neurociencia en el Instituto Vollum de OHSU e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. “Si estos interruptores no funcionan bien, entonces el cerebro no funciona. Puede provocar convulsiones, pérdida de memoria y afecciones neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer «.
Investigadores en OHSU en Portland, Oregon, y en el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste de los EE. UU. Utilizaron microscopía crioelectrónica y espectrometría de masas dirigida para revelar la arquitectura y la disposición de las subunidades de los receptores AMPA en roedores. Los receptores AMPA son activados por el neurotransmisor glutamato, formando canales iónicos permeables que transportan señales entre las células en todo el sistema nervioso.
Al discernir la composición de la estructura de trabajo en roedores, los científicos pueden aislar las mismas estructuras en muestras post mortem de cerebros humanos y hacer comparaciones. Luego, podrán determinar las diferencias entre la estructura y la organización de los receptores de AMPA saludables y los de las personas con enfermedades neurodegenerativas.
«Es super emocionante», dijo. “No hay garantía, pero lo que queremos hacer es entender cómo estos receptores son diferentes en las enfermedades humanas devastadoras para las cuales existen actualmente pocos tratamientos, si es que hay alguno. Si podemos obtener nuevos conocimientos sobre el mecanismo de la enfermedad, podría proporcionar nuevos enfoques para las terapias «.
El nuevo descubrimiento viene a través de una técnica que está revolucionando el campo de la biología estructural.
La capacidad de usar crio-EM mejora enormemente la capacidad de los científicos para discernir los receptores individuales en su verdadero estado natural o nativo. Gouaux anteriormente confiaba en la cristalografía de rayos X para visualizar estructuras importantes en el sistema nervioso central, sin embargo, esa técnica requiere que los científicos acumulen grandes cantidades de moléculas idénticas para que puedan cristalizarse y formar una imagen artificial de su estructura nativa.
Cryo-EM permite a los científicos ver las moléculas en detalle casi atómico. «Es una técnica sensible en la que solo necesitas una pequeña cantidad de moléculas», «Ahora podemos examinar el verdadero receptor tal como existe en su estado natural» dijo Gouaux.