Por primera vez, los científicos(as) han cartografiado con exquisito detalle tridimensional seis conformaciones principales de una membrana cerebral relacionadas con el aprendizaje, la memoria y el comportamiento relacionado con el miedo.
El estudio, encabezado por investigadores(as) de Oregon Health & Science University, fue publicado hoy en la revista Nature Structural & Molecular Biology.
Los investigadores(as) utilizaron microscopía crioelectrónica de última generación ubicada en el campus South Waterfront de OHSU para capturar la vista más detallada hasta ahora de un tipo específico de proteína de membrana: un canal iónico sensible al ácido conocido como ASIC1a.
Los hallazgos podrían constituir el modelo para el desarrollo de fármacos útiles en el tratamiento del accidente cerebrovascular, dijo la autora principal Isabelle Baconguis, Ph.D., profesora asistente en el OHSU Vollum Institute.
“Estudios previos demuestran que bloquear este canal puede tener un efecto neuroprotector”, afirmó Baconguis. “Si se logra diseñar un fármaco que infunda un inhibidor en este canal, podría prolongar la supervivencia del tejido en casos de accidente cerebrovascular”.
En Australia, los científicos(as) ya están utilizando una molécula derivada del veneno de araña que se dirige específicamente a ASIC1a para mejorar los resultados en ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.
Investigadores(as) de OHSU utilizaron tecnología de ADN recombinante para expresar el gen humano y generar proteínas humanas que luego visualizaron mediante criomicroscopía electrónica. Debido a que los canales iónicos sensibles al ácido responden a las variaciones del pH extracelular en los sistemas nerviosos central y periférico, los investigadores(as) pudieron capturar seis conformaciones distintas variando su exposición a la acidez.
“En nuestro organismo, existen zonas donde las células experimentan diferentes condiciones de pH, especialmente en el cerebro”, explicó Baconguis. “En lesiones neuronales como el ictus, donde el tejido cerebral sufre una caída del pH, estos canales pueden activarse, provocando daños en el tejido”.
Las imágenes proporcionan un modelo para diseñar nuevos fármacos capaces de inhibir este canal iónico específico sensible al ácido en casos de accidente cerebrovascular.
"Cuanto antes se pueda proteger el tejido cerebral del daño, menos discapacidad grave tendrán los supervivientes de un accidente cerebrovascular”, dijo Baconguis. “El tiempo es crucial cuando se trata de un accidente cerebrovascular”.
Además de Baconguis, los coautores incluyen a James Cahill, Kimberly A. Hartfield, Ph.D., Craig Yoshioka, Ph.D., de OHSU; Stephan Alexander Pless, Ph.D., Nadine Ritter, Ph.D., y Mette Homann Poulsen, Ph.D., de la Universidad de Copenhague; y Stephanie Andrea Heusser, Ph.D., de la Universidad de Copenhague en Dinamarca y la Universidad de Linköping en Suecia.
La investigación fue financiada por los Institutos Nacionales de Salud, subvención R24GM154185, RO1GM138862 del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales (NIGMS); y la Fundación Lundbeck, subvención R313-2019-571. La microscopía electrónica se realizó en el Núcleo de Microscopía Multiescala, que forma parte de los núcleos de recursos compartidos de la universidad OHSU. El contenido es responsabilidad única de los autores(as) y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH.