La serotonina puede regular la expresión de genes dentro de las neuronas (Nature)


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La serotonina también puede regular la expresión de genes dentro de las neuronas de una manera inesperada, según una investigación realizada por neurocientíficos en la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai (Estados Unidos),  publicado en Nature. El descubrimiento puede ayudar a comprender mejor una variedad de trastornos cerebrales, incluidos trastornos del estado de ánimo, abuso de sustancias/adicción y enfermedades neurodegenerativas.

"Nuestros hallazgos representan una dramática divergencia con respecto al dogma actual, que funciona principalmente con 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 el autor principal del artículo, Ian Maze.

"Encontramos acciones de estas sustancias químicas del cerebro que son independientes de la neurotransmisión –añade-, pero que son de importancia crítica para su señalización general, lo que sugiere que entendemos de manera incompleta estas moléculas y que hace falta más 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 plan para todas las funciones de todas las células del cuerpo. Este ADN se enrolla alrededor de las bobinas de las proteínas histonas, proteínas que empaquetan el ADN en el núcleo de las células y son muy propensos 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 con fuerza dentro de la bobina, es menos probable que ese gen se exprese. Cuando el gen no está enrollado con tanta fuerza, es más probable que se exprese. Esto puede afectar muchas funciones de una célula dada.

La serotonina es una sustancia química que puede transmitir señales entre las neuronas en el cerebro y está involucrada 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 en el estado de ánimo. Cuando se liberan pequeños paquetes de serotonina de una neurona, las señales resultantes crean una reacción en cadena de comunicación entre diferentes partes del cerebro.

El equipo descubrió que una proteína llamada transglutaminasa tisular 2 puede unir directamente las moléculas de serotonina a las proteínas histonas (un proceso llamado serotonilación de histonas), que a su vez afloja la bobina para permitir una expresión génica más robusta. Específicamente, encontraron que, en el desarrollo de cerebros de roedores y neuronas humanas, los genes cerca de la parte del carrete aflojado por la serotonina tienen más probabilidades de expresarse. También hallaron que un complejo de unión específico habilita este proceso.

"El descubrimiento fortuito de que la serotonina se puede unir químicamente a las proteínas de las histonas en el núcleo de las células para regular la expresión de genes plantea muchas preguntas interesantes, la mayoría de las cuales aún no se han respondido -señala Maze-. Aunque este nuevo descubrimiento plantea una nueva serie 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 otras monoaminas, fenómenos que pueden contribuir significativamente a comprender la enfermedad humana e informar sobre nuevos objetivos para el tratamiento terapéutico".