La actividad del Laboratorio de
Proteínas y Ácidos Nucleicos se ha desarrollado históricamente en torno al estudio
de los mecanismos por los cuales ciertos compartimentos neuronales, en
particular los axones, son capaces de desarrollarse y mantenerse a lo largo
de la vida del individuo. Si bien en una primera impresión, esta preocupación
científica puede parecer sumamente academicista, no lo es tanto.
Por un lado, es cierto que existe interés por el conocimiento de estos
aspectos básicos de la fisiología celular, pero también es cierto que el
desarrollo de nuevos conceptos en esta materia contribuye a encontrar respuestas
a preguntas más cotidianas. Preguntas que se hacen muchos científicos,
profesionales de la salud e incluso personas comunes en cualquier parte del
mundo. Por ejemplo, cómo hace el Sistema Nervioso para regenerar luego de una
lesión? ¿Porqué los largos axones del Sistema Nervioso Periférico, que
pueden medir hasta un metro o más de longitud y que forman los nervios, pueden
reparar cuando se lesionan y los axones del Sistema Nervioso Central, que aunque
midan fracciones de milímetro, no pueden? ¿Cuáles son las causas últimas que
desencadenan diversas enfermedades neurodegenerativas cada vez más comunes como
la esclerosis lateral Amiotrófica, la esclerosis múltiple o las neuropatías
metabólicas? ¿Qué aspecto de la fisiología celular está fallando en esos
casos? Sin duda tanto durante la regeneración, como durante la degeneración,
lo que está en el centro de la cuestión son, precisamente, esos mecanismos a
los que se hacía referencia al comienzo: los que permiten a los axones
desarrollarse y mantenerse.
Desde hace ya algunos años se sabe
que ciertas funciones a cargo del tejido nervioso, como lo son la memoria y
consecuentemente el aprendizaje, radican en cómo las neuronas se comunican
entre sí y cómo ellas modulan, en respuesta a la información que percibe el
individuo de su entrono, la eficiencia de su comunicación. Cuando la memoria se
consolida y se constituye en la llamada “memoria de largo plazo”, los
mecanismos que regulan la eficiencia de la comunicación interneuronal pasan a
depender de cambios plásticos (de forma y tamaño) en esas terminales
neuronales. Este aspecto de la biología neuronal, implica también en este caso
el mismo compartimiento celular: el axón. Y nuevamente la misma pregunta: ¿cómo
se las arregla la neurona para controlar la estructura de las partes mas
distales del centro celular?
El control de la plasticidad en
cualquier tipo celular radica, básicamente, en el control de la dinámica de síntesis
y ensamblaje de sus proteínas constitutivas. En el caso de los axones, existe
sin embargo, un problema adicional: ellos son supuestamente incapaces de
sintetizar sus proteínas ya que de acuerdo a los estudios historicamente
realizados, los organelos necesarios para ello (los ribosomas), están presentes
solo en el cuerpo celular y las dendritas. ¿Será entonces que las proteínas
son sintetizadas allí y luego enviadas a donde se necesiten? En algunos casos
así podría ser, pero en otros debido a las grandes distancias a recorrer (como
los axones periféricos), esto sería imposible. Curiosamente éstos axones son
los que regeneran cuando son lesionados. ¿Entonces? Pues bien, entonces hay que
dilucidar si existe síntesis proteica axonal o no. Este sería uno de esos ya
mencionados mecanismos responsables del mantenimiento de la estructura o de su
plasticidad. Para resolver esta pregunta, hay que ir investigando otros aspectos
previos:
a) El estudio de la presencia de
ribosomas en axones de
invertebrados y mamíferos. Estudio de su distribución y su asociación a otros
componentes axonales.
Un aspecto mas lateral, pero de todas formas relacionado es la comunicación que hay entre el núcleo celular y los diferentes compartimentos celulares. En nuestro caso concreto, cómo el núcleo se “entera” de los requerimientos del axón. O sea, que genes tienen que “activarse” para producir las proteínas necesarias fuera de él. Los conocimientos actuales sugieren que esa comunicación es básicamente a través del Complejo del Poro Nuclear, estructura macromolecular que regula el pasaje bidireccional núcleo-citosol. ¿Cómo funciona esta estructura? ¿Qué señales citoplásmicas influyen sobre él? Estas preguntas dan origen a la tercera línea de trabajo existente el Laboratorio de Proteínas y Ácidos Nucleicos:
c) Estudio de la función del ión
Calcio en la regulación del Poro Nuclear.