Un nuevo estudio, publicado en Nature Comunicacions, revela la estructura y mecanismo de actuación de la proteína Asc-1,  la vía de entrada i de salida a las neuronas para aminoácidos fundamentales en procesos cognitivos. El trabajo es fruto de una colaboración entre el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) -con sede en el PCB-, el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER) y la Universidad de Barcelona. El hallazgo podría ser de utilidad para el diseño de fármacos para la esquizofrenia, el ictus y otras enfermedades neurológicas.

Aprender de una experiencia, recordar una anécdota, modificar una actitud… Todo nuestro comportamiento es el resultado del intercambio de compuestos químicos entre neuronas –los neurotransmisores. Desentrañar qué ocurre exactamente a una escala molecular cuando las neuronas hablan entre sí, en las sinapsis, es indispensable para entender el cerebro humano en general, y en particular para contribuir a solucionar problemas de salud mental.

Ahora, un nuevo estudio del IRB Barcelona, la Universidad de Barcelona, el CNIO y el CIBERER ha conseguido observar y describir la estructura de una proteína presente en la membrana de las neuronas, una proteína que actúa como una compuerta que se abre y se cierra. Actúa como transportador específico para determinados aminoácidos claves para el aprendizaje y la memoria. Se trata de la proteína Asc1/CD98hc (Asc1 en su forma abreviada).

La actividad de la proteína Asc-1 se ha relacionado con distintos tipos de enfermedad mental, y conocer su forma tridimensional permitirá el desarrollo de nuevos fármacos para estas patologías.

“La colaboración entre el IRB Barcelona, el CNIO y la UB ha sido clave para desentrañar los misterios de Asc-1, ofreciéndonos una visión sin precedentes de su estructura y funcionamiento. Este descubrimiento no solo arroja luz sobre la compleja maquinaria celular subyacente a procesos cognitivos fundamentales, sino que también nos acerca al desarrollo de intervenciones terapéuticas más precisas para una gama de trastornos neurológicos”, añade el Dr. Manuel Palacín, jefe del laboratorio de Transportadores de Aminoácidos y Enfermedades del IRB Barcelona y catedrático del Departamento de Bioquímica y Biomedicina Molecular de la Facultad de Biología de la UB.

Además del Dr. Manuel Palacín, son coautores de este trabajo el Dr. Óscar Llorca del CNIO y el Dr. Ekaitz Errasti-Murugarren, de la Universidad de Barcelona y el CIBERER. Los primeros firmantes son Josep Rullo-Tubau (IRB Barcelona) y la Dra. María Martínez Molledo (CNIO).

Implicación en enfermedades neurológicas

Todas las células del organismo tienen en su membrana compuertas para intercambiar sustancias con el medio exterior: proteínas que están continuamente abriéndose y cerrándose según las necesidades de la célula. Se abren hacia el interior, cogen por ejemplo un aminoácido y, con una modificación en su forma, lo liberan abriéndose hacia el exterior, o viceversa.

La proteína Asc-1 está principalmente en las neuronas del hipocampo y la corteza cerebral, en el cerebro. Se especializa en introducir y/o sacar de la neurona dos aminoácidos fundamentales para las conexiones neuronales (las sinapsis) implicadas en el aprendizaje, la memoria y la plasticidad cerebral –la capacidad del sistema nervioso de modificar sus circuitos en respuesta a nuevos entornos–.

Las fluctuaciones en el suministro de estos aminoácidos, llamados D-serina y glicina, se han asociado a la esquizofrenia, los infartos cerebrales, la ELA y otras enfermedades neurológicas. Hace tiempo que se intenta diseñar fármacos que regulen la actividad de Asc-1 para tratar estas enfermedades, pero sin éxito. Conocer con detalle la estructura atómica de Asc-1 aporta información clave para lograrlo.

» Más información: web del IRB Barcelona [+]

» Artículo de referencia:  Josep Rullo-Tubau, Maria Martinez-Molledo, Paola Bartoccioni, Ignasi Puch-Giner, Ángela Arias, Suwipa Saen-Oon, Camille Stephan-Otto Attolini, Rafael Artuch, Lucía Díaz, Víctor Guallar, Ekaitz Errasti-Murugarren, Manuel Palacín & Oscar Llorca. «Structure and mechanisms of transport of human Asc1/CD98hc amino acid transporter». Nature Communications 15, 2986 (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47385-3