Después de cinco años de experimentación, investigadores de la Universidad de Copenhague han logrado cristalizar y mapear una nueva conformación de LeuT, una proteína bacteriana que pertenece a la misma familia de proteínas que los llamados transportadores de neurotransmisores del cerebro.

Estos transportadores son proteínas especiales que se encuentran en la membrana celular. Como una especie de aspiradora, vuelven a captar algunos de los neurotransmisores que las células nerviosas liberan cuando se envían una señal entre sí.

Algunas drogas o sustancias actúan bloqueando los transportadores, aumentando la cantidad de ciertos neurotransmisores fuera de las células nerviosas. Por ejemplo, los antidepresivos inhiben la recaptación del neurotransmisor serotonina, mientras que un narcótico como la cocaína inhibe la recaptación del neurotransmisor dopamina.

"Los transportadores son extremadamente importantes para regular la señalización entre neuronas en el cerebro y, por lo tanto, el equilibrio de cómo funciona todo el sistema. No puede prescindir de ellos, "dice Kamil Gotfryd, primer autor y profesor asociado del Departamento de Ciencias Biomédicas que, durante el estudio, fue un postdoctorado en el Departamento de Neurociencia.

“El nuevo descubrimiento no solo nos brinda conocimientos científicos básicos adicionales sobre las proteínas transportadoras complejas. También tiene perspectivas en relación con el desarrollo de métodos farmacológicos, con el que podemos cambiar la función de los transportadores. En otras palabras, el descubrimiento puede conducir a mejores medicamentos, " él añade.

De las bacterias al cerebro humano

Evolutivo, Los transportadores se derivan de las bacterias más primitivas, que los han desarrollado para absorber nutrientes, como los aminoácidos, del medio ambiente para sobrevivir.

Desde entonces, Se han desarrollado transportadores especializados para realizar una variedad de funciones. Por ejemplo, para transportar neurotransmisores a las neuronas del cerebro humano. Todavía, el principio básico es el mismo, a saber, que el transportador funciona abriendo y cerrando alternativamente el interior y el exterior de una celda, respectivamente.

Cuando un transportador está abierto hacia afuera, puede capturar sustancias transmisoras o aminoácidos. Después de eso, la proteína usa iones de sodio para cambiar su estructura de modo que se cierre hacia afuera y en su lugar se abra al interior de la célula donde la sustancia transportada es liberada y absorbida.

Ciclo completo

En años recientes, La cristalografía de rayos X ha permitido a los investigadores mapear tres etapas del mecanismo del transportador:exteriormente abierto, ocluido hacia afuera y abierto hacia adentro.

Para que el ciclo se complete, Los investigadores han concluido durante mucho tiempo que también debe haber una etapa de la proteína ocluida internamente. Sin embargo, dado que esta estructura es inestable, Durante mucho tiempo ha sido difícil congelarlo y así poder mapearlo.

Pero ahora, después de muchas pruebas, Los investigadores de la Universidad de Copenhague han logrado retener un transportador para el transmisor de leucina, un LeuT, precisamente en esa etapa.

"Hemos estado trabajando en esto durante cinco años, y no importa lo que hicimos, nunca obtuvimos la estructura que queríamos. Pero de repente sucedió ", dice el profesor y jefe de departamento Ulrik Gether del Departamento de Neurociencia.

"Nuestro estudio es, de hecho, yo diría, 'el eslabón perdido'". Esta estructura ha estado ausente y ha sido importante comprender el ciclo completo por el que atraviesa el transportador, " él añade.

Una clave para más descubrimientos

Ulrik Gether explica que la clave para resolver el misterio de larga data fue en parte una mutación del transportador y en parte un reemplazo de la sustancia leucina por la relacionada, pero molécula de fenilalanina ligeramente más grande.

La combinación, por asi decirlo, mantuvo el transportador el tiempo suficiente en la posición deseada para que los investigadores lo purificaran, cristalizar, y mapear su estructura.

Al mismo tiempo, Ulrik Gether explica que el alto grado de similitud entre los diferentes tipos de transportadores permite a los investigadores establecer paralelismos con los transportadores de una amplia gama de otros neurotransmisores.

"Ahora que sabemos más sobre LeuT, el resultado puede transferirse a otros transportadores de otros neurotransmisores. Creemos que podemos generalizar y crear mejores modelos para, por ejemplo, dopamina transportadores de serotonina y GABA que son objetivos de los medicamentos para tratar el TDAH, depresión y epilepsia, respectivamente, "dice Ulrik Gether.

Según el Jefe del Departamento, el siguiente paso es seguir trabajando con los transportadores que se encuentran en las células nerviosas humanas.