Un nou estudi, publicat a Nature Comunicacions, revela l’estructura i el mecanisme d’actuació de la proteïna Asc-1, la via d’entrada i de sortida a les neurones per a aminoàcids que són fonamentals als processos cognitius. El treball és fruit d’una col·laboració entre l’IRB Barcelona -amb seu al PCB-, el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER) i la Universitat de Barcelona. El descobriment obre la porta al disseny de nous fàrmacs per a l’esquizofrènia, l’ictus i altres malalties neurològiques.

Aprendre d’una experiència, recordar una anècdota, modificar una actitud… Tot el nostre comportament és el resultat de l’intercanvi de compostos químics entre neurones –els neurotransmissors. Desentranyar què passa exactament a una escala molecular quan les neurones parlen entre elles, a les sinapsis, és indispensable per entendre el cervell humà en general i, en particular, per contribuir a solucionar problemes de salut mental.

Ara, un nou estudi de l’IRB Barcelona, ​​la Universitat de Barcelona, el CNIO i el CIBERER ha aconseguit observar i descriure l’estructura d’una proteïna que està present a la membrana de les neurones, i que opera com una comporta que s’obre i es tanca. Concretament, actua com a transportador específic per a determinats aminoàcids essencials per a l’aprenentatge i la memòria. Es tracta de la proteïna Asc1/CD98hc (Asc1 en la forma abreujada).

L’activitat de la proteïna Asc-1 s’ha relacionat amb diferents tipus de malalties mentals, i conèixer-ne la forma tridimensional permetrà el desenvolupament de nous fàrmacs per a aquestes patologies.

“La col·laboració entre l’IRB Barcelona, el CNIO i la UB ha estat crucial per desentranyar els misteris d’Asc-1, la qual cosa ens aporta una visió sense precedents de la seva estructura i el seu funcionament. Aquest descobriment no només aporta llum sobre la complexa maquinària cel·lular subjacent en processos cognitius fonamentals, sinó que també ens apropa al desenvolupament d’intervencions terapèutiques més precises per a una gamma de trastorns neurològics”, afegeix el Dr. Manuel Palacín, cap del laboratori de Transportadors d’Aminoàcids i Malalties de l’IRB Barcelona i professor del Departament de Bioquímica i Biomedicina Molecular de la Facultat de Biologia de la UB.

A més del Dr. Palacín, són coautors d’aquest treball el Dr. Óscar Llorca, del CNIO i el Dr. Ekaitz Errasti-Murugarren, de la Universitat de Barcelona i el CIBERER. Els primers signants són Josep Rullo-Tubau (IRB Barcelona) i la Dra. María Martínez Molledo (CNIO).

Implicació en les malalties neurològiques

Totes les cèl·lules de l’organisme tenen a la seva membrana unes comportes per intercanviar substàncies amb el medi exterior: proteïnes que estan contínuament obrint-se i tancant-se segons les necessitats de les cèl·lules. S’obren cap a l’interior, agafen per exemple un aminoàcid i, amb una modificació en la seva forma, l’alliberen obrint-se cap a l’exterior o viceversa.

La proteïna Asc-1 es troba principalment a les neurones de l’hipocamp i a l’escorça cerebral, al cervell. Està especialitzada en introduir i/o treure de la neurona dos aminoàcids fonamentals per a les connexions neuronals (les sinapsis) implicades en l’aprenentatge, la memòria i la plasticitat cerebral –la capacitat del sistema nerviós de modificar els circuits en resposta a nous entorns–.

Les fluctuacions en el subministrament d’aquests aminoàcids (anomenats D-serina i glicina), s’han associat a l’esquizofrènia, els infarts cerebrals, l’ELA i altres malalties neurològiques. Fa temps que s’intenta dissenyar fàrmacs que regulin l’activitat d’Asc-1 per tractar aquestes malalties, però sense èxit. Conèixer detalladament l’estructura atòmica d’Asc-1 aporta informació essencial per aconseguir-ho.

» Per a més informació: web de l’IRB Barcelona [+]

» Article de referència:  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