Las neuronas, células de especialización extrema, requieren mantener su identidad a lo largo de toda la vida para funcionar correctamente. Un reciente estudio llevado a cabo por un equipo del Instituto de Neurociencias (IN), que es un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha revelado un mecanismo crucial que protege esta identidad neuronal en ratones. Dos enzimas actúan como verdaderos guardianes epigenéticos, silenciando genes inapropiados y asegurando que solo se mantengan activas las instrucciones genéticas pertinentes.
La investigación, publicada en la revista Cell Reports, se llevó a cabo en el laboratorio de Mecanismos transcripcionales y epigenéticos de la plasticidad neuronal del IN. Los científicos eliminaron simultáneamente los genes que codifican las enzimas KDM1A y KDM5C en neuronas adultas, lo que les permitió observar el impacto de la pérdida de este control epigenético no solo durante el desarrollo neuronal, sino también en neuronas maduras. La epigenética estudia cómo ciertos factores pueden activar o desactivar genes sin alterar el ADN.
Mecanismos y Consecuencias
“Lo sorprendente es que la acción conjunta de estas dos enzimas va más allá de la suma de sus efectos individuales”, afirma Ángel Barco, director del laboratorio responsable del estudio. “Cuando ambas fallan, las neuronas comienzan a expresar genes inadecuados, lo que tiene consecuencias negativas para la memoria, el aprendizaje y la regulación de la ansiedad en los animales”, añade.
A través de un enfoque multidisciplinario, el equipo observó que la ausencia de estas enzimas alteraba profundamente el paisaje epigenético neuronal. Se registraron numerosas marcas epigenéticas asociadas a genes activos en regiones donde deberían permanecer inactivas. Además, se detectó una desorganización en la estructura tridimensional del genoma neuronal, lo cual repercute negativamente en la fisiología neuronal, aumentando su excitabilidad y afectando así el comportamiento y las capacidades cognitivas de los ratones.
Implicaciones para Trastornos Neurológicos
Estos hallazgos representan un avance significativo para comprender los orígenes de trastornos neurológicos relacionados con discapacidades intelectuales causadas por mutaciones en reguladores epigenéticos. “Entender cómo interactúan estas enzimas no solo nos ayuda a descifrar la biología neuronal, sino también a identificar posibles mecanismos implicados en enfermedades neurológicas”, subraya Juan Paraíso Luna, investigador postdoctoral en el IN y co-primer autor del artículo.
Este trabajo complementa investigaciones previas que ya habían establecido la importancia individual de cada enzima: KDM1A es esencial para preservar la organización tridimensional del genoma y prevenir su deterioro asociado al envejecimiento; mientras que KDM5C es necesaria para evitar transcripciones erróneas y ajustar la respuesta neuronal a estímulos externos.
La novedad radica en que ambas proteínas colaboran para salvaguardar la identidad neuronal. “Las mutaciones en los genes KDM1A y KDM5C han sido vinculadas en humanos con discapacidades intelectuales y otros trastornos neurológicos, por lo que este trabajo abre nuevas vías para investigar el origen de ciertas enfermedades cerebrales”, concluye Barco.
Dicha investigación fue posible gracias a la colaboración con el grupo dirigido por el catedrático del Área de Fisiología de la UMH, Emilio Geijo, así como al apoyo financiero proporcionado por La Marató de TV3, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Fundación “LaCaixa”.
IN – CSIC Comunicación
comunicacion@csic.es
Preguntas sobre la noticia
¿Qué son los 'guardianes epigenéticos' mencionados en la noticia?
Los 'guardianes epigenéticos' son dos enzimas, KDM1A y KDM5C, que protegen la identidad de las neuronas al silenciar genes que no corresponden a estas células y mantener activas solo las instrucciones genéticas adecuadas.
¿Cuál es el impacto de la pérdida de estas enzimas en las neuronas?
La pérdida de KDM1A y KDM5C altera el paisaje epigenético de las neuronas, lo que lleva a la expresión de genes inapropiados y tiene consecuencias negativas para la memoria, capacidad de aprendizaje y regulación de la ansiedad en los animales estudiados.
¿Cómo se llevó a cabo el estudio mencionado en la noticia?
El estudio se realizó utilizando un modelo de ratón en el que se eliminaron simultáneamente los genes que expresan KDM1A y KDM5C en neuronas del cerebro adulto, permitiendo observar los efectos de la pérdida del control epigenético en neuronas maduras.
¿Por qué es importante entender el papel de estos 'guardianes epigenéticos'?
Comprender cómo interaccionan estas enzimas puede ayudar a descifrar la biología neuronal y a identificar mecanismos implicados en enfermedades neurológicas, especialmente aquellos asociados con discapacidad intelectual debido a mutaciones en reguladores epigenéticos.
¿Qué financió este trabajo de investigación?
Este trabajo fue posible gracias a la colaboración con otros grupos académicos y a la financiación de La Marató de TV3, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Fundación “LaCaixa”.
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