Identifican enzimas que mantienen la identidad de las neuronas

Las neuronas, células de alta especialización, requieren mantener su identidad a lo largo de la vida para funcionar correctamente. Un grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias (IN), que es un centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha descubierto en ratones un mecanismo crucial que protege esta identidad neuronal. Este mecanismo se basa en la acción conjunta de dos enzimas que actúan como verdaderos guardianes epigenéticos, silenciando genes no pertinentes y asegurando que solo se activen las instrucciones genéticas adecuadas.

El estudio, publicado en la revista Cell Reports, utilizó un modelo de ratón donde se eliminaron simultáneamente los genes responsables de las enzimas KDM1A y KDM5C en neuronas adultas. Esta estrategia permitió a los científicos analizar las consecuencias de perder el control epigenético en neuronas maduras, más allá del desarrollo inicial. La epigenética se centra en cómo ciertos factores pueden activar o desactivar genes sin alterar el ADN.

Impacto en la memoria y el aprendizaje

“Lo sorprendente es que la acción conjunta de estas dos enzimas va más allá de la suma de sus efectos individuales”, afirma Ángel Barco, director del laboratorio responsable del estudio. Según Barco, cuando ambas enzimas fallan, las neuronas comienzan a expresar genes inapropiados, lo que conlleva consecuencias negativas para funciones cognitivas como la memoria, el aprendizaje y la regulación de la ansiedad en los animales estudiados.

A través de un enfoque multidisciplinario, el equipo observó que la pérdida simultánea de estas enzimas provoca alteraciones significativas en el paisaje epigenético neuronal. Se detectaron marcas epigenéticas asociadas a genes activos en regiones que deberían permanecer inactivas, así como una desorganización en la estructura tridimensional del genoma neuronal. Estas alteraciones resultan en una mayor excitabilidad neuronal, afectando negativamente tanto el comportamiento como las capacidades cognitivas de los ratones.

Nuevas perspectivas sobre trastornos neurológicos

Estos hallazgos representan un avance significativo para comprender el origen de trastornos neurológicos relacionados con discapacidades intelectuales causadas por mutaciones en reguladores epigenéticos. “Entender cómo interactúan estas enzimas no solo nos ayuda a descifrar la biología neuronal, sino también a identificar posibles mecanismos implicados en enfermedades neurológicas”, resalta Juan Paraíso Luna, investigador postdoctoral en el IN y co-primer autor del artículo.

Este trabajo complementa investigaciones anteriores del mismo laboratorio, que ya habían destacado la importancia individual de cada una de estas enzimas: KDM1A es fundamental para mantener la organización tridimensional del genoma y prevenir su deterioro asociado al envejecimiento; mientras que KDM5C es necesaria para evitar transcripciones erróneas y optimizar la respuesta neuronal a estímulos externos.

Apertura hacia futuras investigaciones

La novedad radica ahora en cómo ambas proteínas colaboran para preservar la identidad neuronal. Las mutaciones en los genes KDM1A y KDM5C han sido vinculadas a discapacidades intelectuales y otros trastornos neurológicos en humanos, lo que sugiere que este estudio podría abrir nuevas vías para investigar el origen de ciertas enfermedades cerebrales. Barco concluye afirmando que estos descubrimientos podrían ser clave para entender mejor estos complejos trastornos.

Dicha investigación ha sido posible gracias a la colaboración con el grupo liderado por el catedrático del Área de Fisiología de la UMH Emilio Geijo, así como al apoyo financiero proporcionado por La Marató de TV3, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Fundación “LaCaixa”.

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