Desvelado el diseño de la estructura de las neuronas
Los filamentos intermedios (FI) son uno de los componentes del citoesqueleto y desempeñan la función mecánica de sostén de la célula y la membrana celular. La expresión de proteínas de FI específicas varía según el tipo de célula y también según la etapa de desarrollo y diferenciación celular. Estas proteínas contienen grandes regiones intrínsecamente desordenadas que no dependen de una estructura tridimensional estable para desempeñar su función. Ello proporciona flexibilidad y plasticidad de sus estructuras. Para avanzar en la investigación de estos materiales biológicos dinámicos y flexibles, los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea IF INTERACTIONS (Self-assembly, structures and interactions of cell specific cytoskeleton) utilizaron métodos experimentales y físicos para estudiar los dominios intrínsecamente desordenados de los FI del sistema nervioso, denominados neurofilamentos. Los socios del consorcio sintetizaron cinco subunidades proteicas diferentes y examinaron tanto su estructura como sus interacciones cuando se ensamblan entre sí para dar lugar a filamentos y redes de filamentos. Los investigadores emplearon diferentes técnicas de imagen de alta resolución y la difracción de rayos X de ángulo pequeño para determinar el papel que desempeñan diferentes FI específicos para cada célula en la función mecánica de sostén en neuronas. Estos descubrieron que las propiedades de las redes de filamentos son el resultado de interacciones sinérgicas entre proteínas de pequeño y gran tamaño, donde las primeras desempeñan un papel clave en el espacio neuronal entre filamentos. Los descubrimientos del estudio proporcionan una explicación para la expresión diferencial de neurofilamentos durante el desarrollo embrionario. Por ejemplo, los resultados mostraron que el espacio entre filamentos se reduce de ochenta nanómetros en una extensa red donde se expresa la subunidad proteica α-Inx durante el desarrollo temprano a cuarenta nanómetros tras el nacimiento. En este contexto, la red formada a partir de filamentos compuestos por NF-L y NF-M se condensa y la expresión de estas dos proteínas aumenta. Los investigadores desarrollaron un modelo para explicar la expansión de redes de filamentos. Su modelo de puentes iónicos representa los extremos carboxilo terminal como cepillos poliméricos altamente flexibles con diferentes propiedades y que interactúan entre sí. Este modelo físico explica cómo cepillos poliméricos de pequeño tamaño pueden dar lugar a redes con un mayor espacio entre filamentos. Los resultados del estudio IF INTERACTIONS subrayan la importancia de los FI en el mantenimiento de la estructura celular neuronal. Es necesario investigar la función que desempeñan los FI en diferentes afecciones, pues es posible que afecten significativamente a las funciones celulares y tisulares. En concreto, estudios futuros sobre la subunidad proteica α-Inx y su papel exacto deberían ser muy importantes en aras de determinar la compleja arquitectura de las neuronas durante el desarrollo.
