Hace varios años, los biólogos de la Universidad de Buffalo notaron algo extraño.
Estaban estudiando cómo se llamaba un gusano C. elegans reaccionaría cuando se eliminaran diferentes genes de su ADN. Una eliminación particularmente interesante resultó en nematodos con un sentido del olfato elevado: se alejaron de los olores repulsivos inusualmente rápidos.
Los investigadores principales, Denise Ferkey y Michael Yu, tomaron nota; habían visto este comportamiento antes.
En experimentos anteriores no relacionados, la misma especie de gusano se había vuelto hipersensible al olor cuando sus células nerviosas experimentaron problemas con la señalización de dopamina, un proceso celular que ayuda a controlar la facilidad con que las células pueden comunicarse entre sí.
Los investigadores se preguntaron: ¿había un problema similar en juego nuevamente?
Esa pregunta, y esa curiosidad, llevaron a los científicos a un proyecto de investigación de varios años que algún día podría abrir nuevas vías de tratamiento para enfermedades que van desde la esquizofrenia hasta el Parkinson.
El gen faltante altera la señalización de dopamina
El 10 de noviembre en el diario Señalización científica , el equipo de Ferkey y Yu informará que los gusanos mutantes que estaban estudiando habían alterado la señalización de dopamina porque a los animales les faltaba el gen de una enzima llamada PRMT-5, que facilita otro proceso celular importante: la metilación de la proteína arginina.
Cuando los investigadores se llevaron el gen, los gusanos dejaron de producir PRMT-5; la metilación de la proteína arginina disminuyó y la señalización de dopamina disminuyó como resultado. Los científicos también descubrieron que el mismo mecanismo, la metilación de arginina, regula la señalización de dopamina en las células humanas..
"Estamos entusiasmados con este hallazgo porque la señalización de dopamina está involucrada en una diversidad de procesos biológicos", dice Ferkey, PhD, profesor asociado de ciencias biológicas en la Facultad de Artes y Ciencias de la UB. "También sabemos que esrelacionado con la enfermedad de Parkinson, la esquizofrenia y la drogadicción. Nuestra investigación abre posibilidades para una clase completamente nueva de drogas "
"Una de las cosas interesantes que vimos en nuestro estudio fue que la señalización de dopamina se debilitó, pero no la apagó por completo", dice Yu, PhD, profesor asociado de ciencias biológicas de la UB. "Muchos tratamientos requierenEnfoque de todo o nada: o tiene algo o no. Pero con la metilación de la arginina, es posible que podamos adoptar un enfoque más suave y ajustar la potencia de la señalización ".
"Desde el punto de vista de los productos farmacéuticos, la modulación es buena porque podría reducir los efectos secundarios", agrega Ferkey. "El cuerpo puede responder mejor a la puesta a punto que a un mazo".
Una vía versátil para la terapéutica
La dopamina es un neurotransmisor, un químico que juega un papel importante en la forma en que las células nerviosas responden a los estímulos y se comunican entre sí.
Producida naturalmente en el cerebro, la dopamina se ha convertido en una estrella del rock de la neurociencia: está involucrada en cómo la mente registra las recompensas, y los medios han informado sobre la conexión del químico con la adicción, el juego y el placer. La dopamina también está involucrada en muchos otros procesos biológicos,incluyendo una variedad de enfermedades.
Una de las formas en que la dopamina influye en la comunicación intercelular es mediante la unión a los receptores que se encuentran en las células nerviosas, una acción que puede influir en la probabilidad de que estas células 'disparen' y comuniquen mensajes a otras células.
El equipo de Ferkey y Yu rastreó cómo la enzima PRMT-5 afecta este proceso. Al hacerlo, muestran cuán versátil podría ser su descubrimiento al buscar tratamientos para diversas enfermedades.
PRMT significa 'proteína arginina metiltransferasa' y las enzimas PRMT facilitan el proceso químico de la metilación de la arginina, la fijación de un grupo metilo hecho de un carbono y tres átomos de hidrógeno a las proteínas dentro de las células.
La metilación de la arginina es crucial para muchas funciones corporales, pero hasta ahora, los científicos no sabían que importaba en la señalización de dopamina, dijo Yu, cuya investigación se centra en los PRMT.
El nuevo estudio de His y Ferkey descubrió que PRMT-5 ayuda a que una molécula de metilo se adhiera a los receptores de dopamina llamados receptores similares a D2 en las células nerviosas. Con el grupo metilo unido, los receptores emiten señales más fuertes, respondiendo más poderosamente cuando las moléculas de dopamina se adhieren.
Esto influye en la sensibilidad de las células nerviosas, cambiando la probabilidad de que comuniquen mensajes importantes a otras células.
Esto se mantuvo tanto en las células de gusanos como en las células humanas, lo que demuestra que el papel de los PRMT en la señalización de dopamina se ha conservado a través de la evolución, una cualidad que a menudo apunta a una adaptación particularmente útil.
Los receptores de dopamina que los investigadores estudiaron pertenecen a una familia llamada receptores acoplados a proteínas G GPCR, y el mecanismo PRMT-5 recientemente descubierto puede estar activo en cientos de estos receptores, creando un enorme potencial para nuevas terapias.
Una victoria para la ciencia básica
Un efecto secundario de perder PRMT-5 en C. elegans es un mayor sentido del olfato: en las lombrices, la señalización de dopamina actúa como un freno o verifica la respuesta del sistema sensorial a los odorantes. Entonces, cuando elimina PRMT-5 y disminuyeseñalización de dopamina, el freno se suelta y los gusanos mutantes reaccionan más fuertemente al olor, dice Ferkey.
"Nuestro estudio es una gran victoria para la investigación científica básica", dice ella. "No nos propusimos identificar un nuevo medio para regular la señalización de dopamina. Vimos este fenotipo muy curioso: este gusano mutante con este sentido elevadode olor - y lo recordé de experimentos previos que trataban con algo totalmente diferente "
"Muchos de los grandes hallazgos de la ciencia son fortuitos", agrega Yu. "Nuestra historia muestra por qué es tan importante para la sociedad apoyar la investigación científica básica".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Buffalo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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