Un nivel anormalmente bajo de una proteína en ciertas células nerviosas está vinculada a problemas de movimiento que caracterizan el trastorno mortal en la infancia (atrofia muscular espinal).
La atrofia muscular espinal, o SMA, se produce cuando las neuronas motoras de un niño – las células nerviosas que envían señales de la médula espinal a los músculos – producen cantidades insuficientes de lo que se llama la supervivencia proteína motora neuronal, o SMN. Esto hace que las neuronas motoras mueran, lo que lleva a la debilidad muscular y la incapacidad para moverse.
Aunque investigaciones previas han establecido vínculo genético de la enfermedad de SMN en las neuronas motoras, los científicos aún no han descubierto cómo esta falta de SMN hace tanto daño. Algunos niños con la forma más severa de la enfermedad mueren antes de los 2 años.
Un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad Estatal de Ohio demostró que cuando SMN no se encuentra en el pez cebra – en las células del cuerpo, así como en las neuronas motoras en concreto – los niveles de una proteína llamada plastin 3 también disminuyen.
Cuando los investigadores agregaron plastina 3 de nuevo a las neuronas motoras en el pez cebra, el pez cebra recuperó la mayor parte del movimiento de la natación, habilidade que había sido severamente limitada por su reducido SMN. Estos hallazgos atado la presencia de plastina 3 – solo, sin SMN – a la recuperación de movimiento perdido.
La recuperación no fue completa. El pescado sin SMN en sus células murió, por lo que la adición de plastina 3 por sí sola no es una opción terapéutica. Pero aún más, la definición del papel de esta proteína aumenta la comprensión de cómo se desarrolla la atrofia muscular espinal.
«Creemos que parte de los defectos de las neuronas motoras que se observan en la atrofia muscular espinal son causadas por esta disminución en la plastina 3 que se obtiene cuando se baja el SMN. Y cuando añadimos plastin 3 de nuevo a las neuronas motoras que podemos rescatar a los defectos que se observan cuando SMN se reduce, lo que sugiere que una disminución en plastin 3 está contribuyendo a algunas de las características de la enfermedad. »
La atrofia muscular espinal (AME) es un trastorno genético fatal que afecta a aproximadamente uno de cada 6.000 bebés nacidos en los Estados Unidos. Según los Institutos Nacionales de Salud, hay muchos tipos de SMA, y la esperanza de vida depende de cómo la enfermedad afecta la respiración. No hay cura, pero los medicamentos y los síntomas físicos de terapia ayuda a tratar.
Los investigadores del Estado de Ohio están usando estudios en animales para determinar el papel de plastin 3 de esta enfermedad, y, concretamente, cómo se relaciona con el SMN, la proteína que se sabe que se carece de los niños con atrofia muscular espinal. Beattie es un experto en el uso del modelo de pez cebra para el estudio de las neuronas motoras y otros aspectos del sistema nervioso central.
Ella y sus colegas realizaron una serie de experimentos para probar la relación entre la proteína SMN y plastin 3. En el pez cebra genéticamente alteradas para que no se producen SMN, Plastin 3 niveles se mantuvieron bajos, también. Cuando los investigadores crearon condiciones opuestas, rebajando plastin 3 por primera vez en los peces – SMN no se vio afectada. Esto demostró que la disminución plastina 3 se produjo sólo cuando SMN se redujo primero. Y cuando la producción fue estimulada SMN en el pez cebra inicialmente carecen de la proteína, Plastin 3 niveles fueron restaurados también.
«Todo esto demuestra una relación entre el SMN y plastin 3. No se trata de un evento al azar «, dijo Beattie.
Los genes producen proteínas en las células en el transcurso de numerosos pasos. A través de experimentos adicionales, los investigadores determinaron que la disminución de la influencia del SMN plastin 3 de producción en un punto al final del proceso conocido como traducción, cuando los aminoácidos se enlazan para formar la forma inicial de la proteína. Esto significa que la falta de SMN crea condiciones en las que muy poco plastin 3 se hace para completar las funciones normales de la proteína – en estos animales, la reducción fue de alrededor de cuatro veces.
Sabiendo esto, Beattie y sus colegas planean estudiar otras proteínas que pueden depender de la NMS para su producción.
«Esto nos está diciendo que tal vez SMN está afectando a la traducción de otras proteínas que podrían estar contribuyendo a la atrofia muscular espinal. Eso no se ha demostrado antes «, dijo Beattie.
Un examen de las neuronas motoras de pez cebra sugiere que la disminución de plastin 3 afecta a estas células en menos de dos maneras: por los axones perjudiciales, como la rama de las extensiones que permiten la comunicación entre las células nerviosas, y por las sinapsis, estructuras desestabilizadoras a través del cual las señales pasan, dijo Beattie .
Ella y sus colegas también examinaron el comportamiento de los peces asociados con cambios en las proteínas. En el pez cebra genéticamente alteradas para que no se produzca la proteína SMN y por lo tanto han bajado los niveles de plastin 3, los investigadores añadieron pequeñas cantidades de vuelta plastin 3 a sus neuronas motoras a través de manipulaciones genéticas adicionales. Como resultado de añadir plastina 3, el pescado recupero su capacidad para nadar, movimientos que anteriormente no podían hacer.
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