La serotonina química del cerebro, un neurotransmisor conocido por su papel en el paso de señales entre neuronas en el cerebro, también puede regular la expresión de genes dentro de las neuronas de una manera inesperada, según una investigación realizada por neurocientíficos de la Escuela de Medicina Icahn en MountSinaí y publicado el 13 de marzo en la revista Naturaleza . El descubrimiento puede ayudar a los científicos a comprender mejor una variedad de trastornos cerebrales, incluidos los trastornos del estado de ánimo, el abuso / adicción a sustancias y las enfermedades neurodegenerativas.
"Nuestros hallazgos representan una dramática divergencia del dogma actual, que funciona principalmente bajo la premisa de que los neurotransmisores como la serotonina y la dopamina actúan únicamente a través de la activación de sus receptores de membrana en el cerebro para regular la actividad de las células cerebrales", dice Ian Maze, PhD, Profesor Asistente de Neurociencia y Ciencias Farmacológicas, en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai, y autor principal del artículo. "Encontramos acciones de estos químicos cerebrales que son independientes de la neurotransmisión pero críticamente importantes para su señalización general, lo que sugiere quenuestra comprensión actual de estas moléculas es incompleta y requiere mayor investigación "
El estudio gira en torno al ADN y cómo funciona para formar el mapa biológico individual de cada persona. Cada célula del cuerpo contiene dos metros de ADN, el modelo para todas las funciones de todas las células del cuerpo. Este ADN se enrolla alrededor de los carretes de histonaproteínas proteínas que empaquetan el ADN en el núcleo de las células y son muy propensas a modificaciones químicas que ayudan en la regulación de la expresión génica en estructuras denominadas nucleosomas. Cuando el ADN que codifica un gen específico se enrolla firmemente dentro del carrete, ese genes menos probable que se exprese. Cuando el gen no se enrolla con tanta fuerza, es más probable que se exprese. Esto puede afectar muchas funciones de una célula determinada.
La serotonina es una sustancia química que puede transmitir señales entre las neuronas del cerebro y participa en la regulación del estado de ánimo. Los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina, conocidos como ISRS, alteran las cantidades de serotonina en el cerebro, lo que permite cambios de humor. Cuando los paquetes pequeñosde la serotonina se liberan de una neurona, las señales resultantes crean una reacción en cadena de comunicación entre diferentes partes del cerebro.
El equipo de investigación descubrió que una proteína llamada transglutaminasa tisular 2 puede unir directamente las moléculas de serotonina a las proteínas de histona un proceso llamado serotoninización de histona, que a su vez afloja el carrete para permitir una expresión génica más sólida. Específicamente, descubrieron que en el desarrollo de roedorescerebros y neuronas humanas, los genes cerca de la parte del carrete aflojado por la serotonina tienen más probabilidades de expresarse. También mostraron que un complejo de unión específico permite este proceso.
"El descubrimiento fortuito de que la serotonina se puede unir químicamente a las proteínas histonas en el núcleo de las células para regular la expresión génica plantea muchas preguntas interesantes, la mayoría de las cuales aún no se han respondido", dice el Dr. Maze. "Si bien este nuevo descubrimiento planteaTodo un nuevo conjunto de preguntas que deberán responderse a través de más investigaciones, lo que está claro es que este trabajo promete cambiar fundamentalmente la forma en que el campo interpreta las actividades biológicas de la serotonina, y posiblemente también otras monoaminas, fenómenos que pueden contribuir significativamentea nuestra comprensión de la enfermedad humana e informar nuevos objetivos para el tratamiento terapéutico "
Algunas de las preguntas interesantes que deben responderse incluyen: ¿la regulación de la expresión génica de la serotonina, además de la neurotransmisión de serotonina, también desempeña un papel en la regulación del estado de ánimo? ¿Podría usarse este nuevo conocimiento para desarrollar mejores medicamentos para tratar la depresión u otrostrastornos del estado de ánimo? ¿De qué otra forma podría afectar el cerebro? ¿Puede un neurotransmisor relacionado como la dopamina, que juega un papel importante en los trastornos por uso de sustancias, también unirse a las histonas para regular la expresión génica en el cerebro?
Estas preguntas y muchas otras relacionadas con las consecuencias funcionales de la serotonilación de proteínas con histona y sin histona y más ampliamente, la monoaminilación de proteínas, la unión química de neurotransmisores de monoamina adicionales, como dopamina, histamina y otras en el cerebro están actualmentesiendo investigado en el laboratorio del Dr. Maze, así como en los laboratorios de sus colaboradores en este proyecto publicado. Este trabajo ya está comenzando a arrojar luz sobre diversas y críticas actividades para estas nuevas "marcas" químicas en la regulación del desarrollo cerebral normal,así como en la precipitación de estados patológicos asociados con enfermedades psiquiátricas.
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Materiales proporcionados por El Hospital Mount Sinai / Escuela de Medicina Mount Sinai . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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