Las neuronas se comunican entre sí a través de la formación de estructuras llamadas sinapsis, un proceso que requiere una gran especificidad para que el mensaje llegue sólo a las destinatarias correctas y no a cualquier otra célula nerviosa del entorno. La exactitud de estos contactos es esencial, ya que cualquier error está asociado al surgimiento de diversas patologías del neurodesarrollo o neurodegenerativas. Ahora, un artículo publicado en Nature Communications, con participación de científicas de nuestro Instituto, describe un mecanismo clave detrás de este proceso de especificidad sináptica.

“El establecimiento de sinapsis específicas está mediado por proteínas que se encuentran en la superficie neuronal. En este trabajo, describimos la estructura similar a la de un barril de un complejo que lo permite, formado por dos moléculas en las que nuestro grupo trabaja desde hace muchos años: la proteína de membrana GFRa1 y el factor neurotrófico GDNF”, asegura la doctora en Química Fernanda Ledda, jefa del Laboratorio de Neurobiología Celular y Molecular de la Fundación Instituto Leloir (FIL), y una de las autoras del trabajo que fue realizado en colaboración con el grupo del biólogo estructural Neil McDonald, del Instituto Francis Crick de Londres, Reino Unido. 
Junto a su grupo de la FIL, Ledda había demostrado previamente que los receptores GFRa1 y GDNF participan juntos en el establecimiento de contactos específicos en neuronas del hipocampo, fundamentales para la memoria, y que frente a la eliminación de su expresión se provocaban deficiencias en los procesos de aprendizaje que requieren recordar. 

“Sin embargo, no sabíamos cómo era la estructura molecular del complejo resultante por la unión entre GFRa1 y GDNF”, resalta Ledda. Para dilucidar su estructura, se realizaron ensayos de cristalografía con McDonald.

“Las moléculas de superficie celular se organizan como en un barril, compuesto por cinco moléculas de GFRa1 que interactúan entre sí en la base y cinco moléculas de GFRa1 en la parte superior”, detalla Ledda. “Esos dos pentámeros estarían conectados por 10 moléculas de GDNF localizadas en el medio del barril. Esto formaría un complejo de adhesión sináptica”, describe.

Para validar estos resultados, también se realizaron experimentos en neuronas del hipocampo y se analizaron las porciones de la molécula de GFRa1 que serían relevantes para cumplir su función en la sinapsis. Estos ensayos fueron realizados por la biotecnóloga y doctora en Bioquímica y Biología Molecular Antonella Ríos, coautora del trabajo y quien realiza su posdoctorado en la FIL.

“Entender cuáles son las moléculas que participan en la especificidad sináptica es esencial para comprender la causa de algunas enfermedades del neurodesarrollo, como el autismo, en las que ciertas conexiones se establecen en forma erróneas, y enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer, en las que se pierden los contactos sinápticos”, concluye Ledda.