Cuando los genes mutan, esto puede conducir a enfermedades graves del sistema nervioso humano. Investigadores de la Universidad de Leipzig y la Universidad de Würzburg ahora han utilizado moscas de la fruta para demostrar cómo, además del efecto negativo, la mutación de un gen neuronal puede tener un efecto positivo, a saber, un mayor coeficiente intelectual en humanos. Han publicado el descubrimiento en la revista Brain .

Las sinapsis son los puntos de contacto en el cerebro a través de los cuales las células nerviosas "hablan" entre sí. Las alteraciones en esta comunicación conducen a enfermedades del sistema nervioso, ya que las proteínas sinápticas alteradas, por ejemplo, pueden alterar este complejo mecanismo molecular. Esto puede provocar síntomas leves, pero también discapacidades muy graves en los afectados.

El interés de los dos neurobiólogos Profesor Tobias Langenhan y Profesor Manfred Heckmann, de Leipzig y Würzburg respectivamente, se despertó cuando leyeron en una publicación científica sobre una mutación que daña una proteína sináptica. Al principio, los pacientes afectados atrajeron la atención de los científicos porque la mutación les hizo perder la vista. Sin embargo, los médicos notaron que los pacientes también tenían una inteligencia superior a la media. "Es muy raro que una mutación provoque una mejora en lugar de una pérdida de la función", dice Langenhan, profesor y titular de una cátedra en el Instituto de Bioquímica Rudolf Schönheimer de la Facultad de Medicina.

Los dos neurobiólogos de Leipzig y Würzburg han estado utilizando moscas de la fruta para analizar las funciones sinápticas durante muchos años. "Nuestro proyecto de investigación fue diseñado para insertar la mutación de los pacientes en el gen correspondiente en la mosca y usar técnicas como la electrofisiología para probar qué sucede con las sinapsis. Asumimos que la mutación hace que los pacientes sean tan inteligentes porque mejora la comunicación entre las neuronas que involucran a la proteína lesionada", explica Langenhan. "Por supuesto, no puedes realizar estas mediciones en las sinapsis en el cerebro de pacientes humanos. Tienes que usar modelos animales para eso".

Tres cuartas partes de los genes que causan enfermedades en los humanos también existen en las moscas de la fruta

Primero, los científicos, junto con investigadores de Oxford, demostraron que la proteína de la mosca llamada RIM tiene un aspecto molecular idéntico al de los humanos. Esto era esencial para poder estudiar los cambios en el cerebro humano en la mosca. En el siguiente paso, los neurobiólogos insertaron mutaciones en el genoma de la mosca que se veían exactamente como en las personas enfermas. Luego tomaron medidas electrofisiológicas de la actividad sináptica. "De hecho, observamos que los animales con la mutación mostraron una transmisión de información mucho mayor en las sinapsis. Este sorprendente efecto en las sinapsis de la mosca probablemente se encuentre de la misma manera o de una manera similar en los pacientes humanos, y podría explicar su mayor rendimiento cognitivo". pero también su ceguera", concluye el profesor Langenhan.

Los científicos también descubrieron cómo se produce el aumento de la transmisión en las sinapsis:los componentes moleculares en la célula nerviosa transmisora ​​que desencadenan los impulsos sinápticos se acercan como resultado del efecto de la mutación y conducen a una mayor liberación de neurotransmisores. Un método novedoso, la microscopía de superresolución, fue una de las técnicas utilizadas en el estudio. "Esto nos brinda una herramienta para observar e incluso contar moléculas individuales y confirma que las moléculas en la celda de activación están más juntas de lo normal", dice el profesor Langenhan, quien también fue asistido en el estudio por el grupo de investigación del profesor Hartmut Schmidt de el Instituto Carl Ludwig de Leipzig.

"El proyecto demuestra maravillosamente cómo se puede utilizar un animal modelo extraordinario como la mosca de la fruta para obtener una comprensión muy profunda de las enfermedades del cerebro humano. Los animales son genéticamente muy similares a los humanos. Se estima que el 75 por ciento de los genes relacionados con enfermedades en humanos también se encuentran en la mosca de la fruta", explica el profesor Langenhan, apuntando a una mayor investigación sobre el tema en la Facultad de Medicina. "Hemos iniciado varios proyectos conjuntos con genetistas humanos, patólogos y el equipo del Centro Integrado de Investigación y Tratamiento (IFB) AdiposityDiseases; con sede en el Hospital Universitario de Leipzig, están estudiando los trastornos del desarrollo cerebral, el desarrollo de tumores malignos y la obesidad. Aquí, también, insertaremos mutaciones que causan enfermedades en la mosca de la fruta para replicar y comprender mejor la enfermedad humana".