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Ensamblaje transináptico entre vesículas y neuroreceptores

Una investigación liderada por el investigador del grupo de Arquitectura subcelular Antonio Martínez, ha permitido por primera vez visualizar de forma directa la existencia de nanocolumnas en sinapsis neuronales, las conexiones que se establecen entre las células responsables de dotar de inteligencia y pensamiento al cerebro. Es precisamente en esas conexiones donde se produce la transferencia de información, de ahí que los investigadores crean que en su estructura subyace el secreto que permitiría entender los procesos de aprendizaje y memoria de forma detallada. Los resultados obtenidos también apoyan la hipótesis de que las nanocolumnas controlan de manera precisa las funciones realizadas por las sinapsis.

En este estudio se ha utilizado una técnica llamada criotomografía electrónica para la reconstrucción de imágenes tridimensionales de sinapsis completas en su estado nativo; esta técnica supone un paso hacia adelante en las capacidades de la criomicroscopía electrónica, avance tecnológico galardonado con el Premio Nobel de Química en 2017 y que recientemente ha permitido resolver la estructura de la proteína que confiere al virus de la Covid-19 su gran capacidad infecciosa. Antes de pasar al microsocopio las muestras se congelan de manera instantánea (vitrificación). De esta forma se consigue preservar de manera intacta su estructura a nivel molecular y obtener imágenes 3D (tomogramas) de secciones celulares en lugar de simples proteínas aisladas, lo que ha permitido estudiar la sinapsis completa a escala nanométrica.

A esas imágenes se les han aplicado técnicas computacionales avanzadas (machine learning) para su reconstrucción tridimensional, eliminación de ruido e identificación de las diferentes estructuras que forman la sinapsis. Por primera vez se ha podido determinar la estructura tridimensional de neuroreceptores in situ interaccionando con el resto de estructuras de la sinapsis. Dada su complejidad, se ha requerido la implementación de métodos de análisis estádistico específicos para ofrecer una descripción cuantitativa de su organización.

Antonio Martínez Sánchez pertenece al Departamento de Informática de la Universidad de Oviedo y al grupo de Arquitectura subcelular del ISPA. El trabajo publicado en Science Advances ha sido realizado en colaboración con un grupo del Instituto Max Planck de Bioquímica en Múnich (Alemania)

(Información elaborada por la Oficina de Prensa de la Universidad de Oviedo)

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