El trabajo se ha realizado mediante simulaciones moleculares de última generación

Regular los lípidos de las membranas neuronales podría ser clave en Alzheimer y Parkinson

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Un estudio publicado en la prestigiosa revista Scientific Reports del grupo Nature ha demostrado por primera vez, usando herramientas computacionales, que los lípidos poliinsaturados pueden alterar la velocidad de unión de dos tipos de receptores involucrados en algunas enfermedades del sistema nervioso, como Alzheimer y Parkinson.

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Foto final, es decir, 250 microsegundos de una simulación de la dopamina D2 y los receptores A2A de adenosina en una membrana neuronal rica en lípidos poliinsaturados. Fuente: Ramon Guixà y Jana Selent.

Foto final, es decir, 250 microsegundos de una simulación de la dopamina D2 y los receptores A2A de adenosina en una membrana neuronal rica en lípidos poliinsaturados. Fuente: Ramon Guixà y Jana Selent.

IMIM / El trabajo ha sido liderado por investigadores del Programa de Investigación en Informática Biomédica del IMIM (Instituto Hospital del Mar de Investigaciones Médicas) y de la Universitat Pompeu Fabra e investigadores de la Universidad de Tampere (Finlandia) y ha contado con la participación de investigadores de la Universitat de Barcelona.

Mediante simulaciones moleculares de última generación, que vendrían a ser como “microscopios computacionales”, los investigadores han demostrado que una disminución de lípidos poliinsaturados en las membranas neuronales, como sucede en los enfermos de Parkinson o Alzheimer, afecta directamente la velocidad de unión de los receptores de dopamina y adenosina. Estos receptores forman parte de la familia de los receptores acoplados a la proteína G (GPCR), localizados en la membrana celular y encargados de transmitir señales en el interior de la célula.

Hasta ahora, diferentes estudios habían demostrado que el perfil lipídico cerebral de personas con enfermedades como Alzheimer y el Parkinson es muy diferente al de personas sanas. Estos estudios mostraban que los niveles de un ácido graso poliinsaturado presente en las membranas neuronales, son considerablemente más bajos en el cerebro de los individuos enfermos. Los investigadores creen que esta diferencia en la composición lipídica de las membranas podría alterar la forma en que ciertas proteínas interactúan entre ellas, como en el caso de los receptores GPCRs.

Jana Selent, investigadora del grupo de Farmacoinformática del IMIM y la UPF comenta: “Recientemente se ha descubierto que el complejo proteico formado por la unión de los receptores de dopamina y de adenosina, dos GPCRs claves en varios procesos cerebrales, podría ser una potencial diana terapéutica en enfermedades neurodegenerativas como el Parkinson o Alzheimer. Nuestro estudio sugiere que los lípidos poliinsaturados como el DHA pueden modular la velocidad a la cual se forma este complejo proteico, lo que podría a la vez afectar su función”.

Investigadores principales del estudio: Jana Selent y Ramon Guixà. Fuente: IMIM

Investigadores principales del estudio: Jana Selent y Ramon Guixà. Fuente: IMIM

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Los investigadores han utilizado técnicas de simulación molecular de última generación que permiten observar a nivel casi atómico dinámicas biológicas que de otra manera no pueden ser descritas con técnicas experimentales. Hasta hace relativamente poco no era posible realizar simulaciones moleculares de esta magnitud, pero el campo de la simulación molecular ha sufrido una importante evolución durante los últimos años, gracias a los adelantos en el desarrollo de nuevo hardware y software.

Los resultados permitirán, en un futuro, iniciar nuevas vías de intervención terapéutica

“De este modo, aprovechándonos de las últimas tecnologías en el campo de la biocomputación, hemos podido simular la dinámica de unión de estos dos receptores en diferentes membranas lipídicas, un escenario biológico de relevancia para enfermedades del sistema nervioso” explica Ramon Guixà González, investigador afiliado actualmente al Hospital Charité de Berlin y coautor de este estudio.

Estos resultados permitirán, en un futuro, iniciar nuevas vías de intervención terapéutica para regular la unión de estos receptores, bien a través de la composición de los lípidos de la membrana o diseñando nuevos lípidos que tengan un efecto modulador en esta velocidad de unión, abriendo también la puerta a estudiar otros escenarios similares en los cuales determinados lípidos de membrana puedan modular el comportamiento otros receptores importantes a nivel clínico. A pesar de que, según los investigadores, el reto más importante a corto plazo consiste en estudiar cuál es el impacto real de disminuir o aumentar la velocidad de formación de este complejo proteico en la función celular donde se expresa.
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