Desarrollan una nueva herramienta para estudiar una proteína clave en la memoria y el corazón

Hasta ahora, los científicos contaban con pocos medios para medir de manera precisa la actividad de CaMKII en condiciones reales

Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado una herramienta pionera para monitorizar la actividad de la proteína CaMKII, una enzima esencial en la comunicación celular. Este componente actúa como un distribuidor de señales dentro de las neuronas y está directamente relacionado con procesos tan relevantes como la memoria, el aprendizaje y la salud del corazón.

La CaMKII es una enzima clave en la señalización celular. Aunque está presente en distintos tejidos del cuerpo, se expresa especialmente en el cerebro y en el corazón. En las neuronas, funciona como un interruptor molecular, se activa cuando aumenta rápidamente la concentración de iones de calcio dentro de la célula en respuesta a un estímulo. Gracias a ello, las células pueden responder a los cambios de su entorno, lo que resulta fundamental en procesos como la plasticidad neuronal, según informa Europa Press.

Contribuye la actividad de esta proteína además a fortalecer las conexiones neuronales, regulando la morfología y el tamaño de las espinas dendríticas, estructuras encargadas de recibir los impulsos nerviosos de otras neuronas.

Hasta ahora, los científicos contaban con pocas herramientas para medir de manera precisa la actividad de CaMKII en condiciones reales. Para superar esta limitación, el equipo del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBM, CSIC-UAM), liderado por el investigador F. Javier Díez Guerra, ha desarrollado un sensor biológico más sensible y fiable.

Sensor biológico para observar la actividad celular

La nueva herramienta, denominada CaMK2rep y publicada en la revista Analytical Chemistry, es un biosensor producido por las propias células y fosforilable por CaMKII. Utiliza los cambios en su fosforilación, que es la adición de un grupo fosfato a otra molécula, proceso que modifica su función o ubicación; como indicador directo de la actividad de la enzima.

Explica F. Javier Díez Guerra, autor principal del estudio e investigador del CBM:

«Este desarrollo responde a una necesidad real en la investigación biomédica: disponer de una herramienta sensible y fiable para cuantificar la actividad de CaMKII. Con ella podremos abordar preguntas clave en neurociencia y fisiopatología cardiovascular que hasta ahora resultaban inaccesibles»

El investigador añade:

«El nuevo biosensor nos permitirá conocer cómo aumentos excesivos en la actividad de CaMKII contribuyen a la patología de episodios de isquemia en neuronas y células cardíacas»

Neurogranina

El desarrollo de CaMK2rep también ha permitido estudiar otra proteína fundamental para las neuronas, la Neurogranina. Esta molécula abunda en las espinas dendríticas, especialmente en regiones del cerebro clave para la cognición, como el hipocampo y la corteza cerebral.

Los resultados del estudio muestran que la Neurogranina limita la actividad de CaMKII y el estrés celular, favoreciendo así la viabilidad y el correcto funcionamiento de las neuronas. Este equilibrio resulta esencial para prevenir enfermedades neurológicas.

Aplicaciones y proyección científica

Las posibles aplicaciones de esta herramienta son amplias. CaMK2rep permitirá comprender mejor los mecanismos de la memoria y el aprendizaje, avanzar en el estudio de enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer y analizar cómo los fármacos afectan al cerebro y al sistema cardiovascular, en particular en procesos como la isquemia cardíaca o la inflamación del miocardio. Concluye Díez Guerra:

«CaMK2rep aporta una herramienta clave para nuevas vías de investigación en neurociencia y medicina, con potencial impacto en la salud y en el desarrollo de futuros tratamientos»