Descubierto un interruptor molecular que guía el movimiento de las neuronas durante la formación del cerebro

Durante la formación del cerebro, las neuronas pueden regular su movimiento hasta llegar a su destino final gracias a un "interruptor molecular" que se basa en la proteína teneurina 4 (Ten4). Esta proteína, además, es capaz de guiar la migración neuronal a través de unas vías moleculares que son completamente excluyentes entre sí y que determinan la guía de las células nerviosas.

El descubrimiento, publicado en la revista Nature Communications, mejora la comprensión de los mecanismos moleculares que controlan la migración neuronal y abre una nueva visión sobre cómo se construye el cerebro a escala molecular.

Lideran la nueva investigación internacional los expertos Daniel del Toro, profesor de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud y el Instituto de Neurociencias (UBneuro) de la Universidad de Barcelona; Elena Seiradake, profesora de la Universidad de Oxford (Reino Unido), y Valentin Nägerl, profesor de la Universidad Georg August de Göttingen (Alemania). Los primeros autores del trabajo son Miguel Berbeira Santana, de la Universidad de Oxford, y Claudia Peregrina (UB-UBneuro).

El trabajo combina técnicas avanzadas —como estudios de proteína estructural, edición génica en modelos animales y microscopia de superresolución— para ampliar horizontes en la comprensión del origen de enfermedades del neurodesarrollo y trastornos psiquiátricos o neurológicos —esquizofrenia, epilepsia, autismo, trastornos bipolares, etc.— que pueden estar relacionados con errores en la migración de las neuronas.

El cerebro es el órgano que procesa la información motora, sensorial y cognitiva. Durante su desarrollo embrionario, las neuronas deben desplazarse desde su lugar de origen hasta su posición final, donde formarán circuitos funcionales. Este viaje es esencial para que el cerebro se construya correctamente y se formen todas las capas neuronales y conexiones sinápticas. Para ello, las neuronas utilizan unas "autopistas" formadas por fibras de otras células —las células gliales radiales—, a las que se adhieren y se desprenden de forma controlada para regular su migración.

"El nuevo trabajo muestra que la proteína Ten4 actúa como un interruptor, que dependiendo del contexto puede favorecer la adhesión o repulsión de las neuronas durante su migración, pero no ambas a la vez", explica Daniel del Toro, miembro también del IDIBAPS y el Área de Enfermedades Neurodegenerativas (CIBERNED) del CIBER.

"En concreto, la proteína Ten4 puede unirse a unas moléculas conocidas como latrofilinas para facilitar que la neurona se adhiera a las fibras. En otros casos, se une a otras proteínas Ten4 para reducir esta adhesión a las fibras, con lo que la neurona avanza más rápidamente", detalla el experto.

Este cambio de función actúa como un interruptor que guía a la neurona en diferentes fases de su recorrido. Por tanto, la proteína Ten4 sería el factor regulador de la dinámica de adhesión de las neuronas sobre las fibras.

"Aún existen muchas incógnitas sobre cómo se orquestan las interacciones moleculares para permitir que las neuronas migren hacia sus objetivos finales", explica la investigadora Claudia Peregrina. "Ante estos desafíos en neurociencias, el trabajo presenta la evidencia científica de la capacidad de una misma molécula para coordinar distintas etapas de un proceso tan complejo como la migración neuronal, mediante interacciones completamente antagónicas".

"Con los resultados obtenidos, nuestro trabajo introduce un robusto marco metodológico para comprender el papel de las interacciones moleculares dentro de entornos tisulares complejos", concluye el equipo.