Las neuronas, células de alta especialización, requieren mantener su identidad a lo largo de toda la vida para funcionar correctamente. Un equipo del Instituto de Neurociencias (IN), un centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Miguel Hernández (UMH) de Elche, ha descubierto un mecanismo en ratones que protege esta identidad neuronal. Este proceso involucra a dos enzimas que operan como auténticos guardianes epigenéticos, silenciando genes no pertinentes y asegurando que solo se activen las instrucciones genéticas adecuadas.
El estudio, publicado en la revista Cell Reports, se llevó a cabo por el laboratorio de Mecanismos Transcripcionales y Epigenéticos de la Plasticidad Neuronal del IN. Los investigadores eliminaron simultáneamente los genes responsables de las enzimas KDM1A y KDM5C en neuronas adultas para analizar el impacto de esta pérdida de control epigenético. La epigenética, rama que estudia cómo ciertos factores pueden activar o desactivar genes sin alterar el ADN, fue clave en este análisis.
Impacto en la Memoria y Aprendizaje
“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 inapropiados, lo cual tiene consecuencias negativas sobre la memoria, la capacidad de aprendizaje y la regulación de la ansiedad en los animales”, explica.
A través de un enfoque multidisciplinario, el equipo observó que la ausencia de estas enzimas transforma drásticamente el paisaje epigenético neuronal. Se detectó una acumulación anómala de marcas epigenéticas asociadas a genes activos en regiones que deberían permanecer inactivas, así como una desorganización en la estructura tridimensional del genoma neuronal. Estos cambios conducen a alteraciones fisiológicas en las neuronas, incrementando su excitabilidad y afectando negativamente el comportamiento y las capacidades cognitivas de los ratones.
Nuevas Perspectivas para Trastornos Neurológicos
Estos hallazgos representan un avance significativo para comprender el origen de trastornos neurológicos relacionados con discapacidades intelectuales provocadas 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”, resalta Juan Paraíso Luna, investigador postdoctoral en el IN y co-primer autor del artículo.
Este trabajo complementa investigaciones anteriores que ya habían demostrado la importancia individual de cada una de estas enzimas: KDM1A es esencial para preservar la organización tridimensional del genoma y prevenir su deterioro relacionado con el envejecimiento; mientras que KDM5C es necesaria para evitar transcripciones erróneas y optimizar la respuesta neuronal ante estímulos.
Apertura hacia Nuevas Investigaciones
La novedad radica en que ambas proteínas colaboran para mantener la identidad neuronal. Las mutaciones en los genes KDM1A y KDM5C se han vinculado con discapacidad intelectual y otros trastornos neurológicos en humanos, lo que sugiere que este estudio podría abrir nuevas vías para investigar el origen de ciertas enfermedades cerebrales,” concluye Barco.
La investigación fue posible gracias a la colaboración con el grupo liderado 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 únicamente las instrucciones genéticas adecuadas.
¿Cuál es el impacto de la pérdida de estas enzimas en las neuronas?
Cuando ambas enzimas fallan, las neuronas comienzan a expresar genes que no les corresponden, lo que tiene consecuencias negativas para la memoria, la capacidad de aprendizaje y la regulación de la ansiedad en los animales.
¿Por qué es importante este estudio para entender los trastornos neurológicos?
Este estudio ayuda a comprender el origen de los trastornos neurológicos asociados a la discapacidad intelectual causados por mutaciones en reguladores epigenéticos, abriendo nuevas vías para investigar enfermedades del cerebro.
¿Cómo se llevó a cabo el estudio mencionado en la noticia?
El equipo utilizó un modelo de ratón en el que eliminaron simultáneamente los genes que expresan las enzimas KDM1A y KDM5C en neuronas del cerebro adulto, permitiendo estudiar los efectos de perder este control epigenético.
¿Qué financió este trabajo de investigación?
El estudio fue financiado por La Marató de TV3, la Agencia Estatal de Investigación, la Generalitat Valenciana y la Fundación “LaCaixa”.
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