Estudio muestra cómo los iones de sodio impulsan el transporte de glutamato en el sistema nervioso central

Estudio muestra cómo los iones de sodio impulsan el transporte de glutamato

Científicos del Centro de Investigación MIPT sobre Mecanismos Moleculares del Envejecimiento y Enfermedades Relacionadas con la Edad han unido fuerzas con sus colegas de Forschungszentrum Jülich, Alemania, y han descubierto cómo los iones de sodio impulsan el transporte de glutamato en el sistema nervioso central.

El glutamato es el neurotransmisor excitador más importante y se elimina activamente de la hendidura sináptica entre las neuronas mediante proteínas de transporte especializadas llamadas transportadores de aminoácidos excitadores (EAAT). Los hallazgos se informan en Science Advances .

El glutamato transmite señales de activación de una neurona a otra. Para garantizar que la señalización glutamatérgica finalice con precisión, el neurotransmisor se elimina rápidamente de la hendidura sináptica después de su liberación; esta es la tarea de proteínas especializadas, los transportadores de glutamato EAAT.

Los EAAT son transportadores activos secundarios y utilizan gradientes de concentración de iones de sodio para impulsar la captación de glutamato en las células.

Con este fin, los transportadores unen el neurotransmisor junto con tres iones de sodio del lado externo de la membrana para transportar su carga al interior de la célula. El gradiente fisiológico de sodio, con concentraciones de iones más altas en el compartimento extracelular que en el intracelular, sirve así como fuente de energía.

Sin embargo, no está claro cómo los EAAT coordinan la unión acoplada del glutamato junto con los iones de sodio y cómo los iones impulsan este proceso.

Los investigadores ahora han respondido a esta pregunta: la cristalografía de rayos X de alta resolución proporcionó instantáneas estructurales increíblemente precisas de un transportador de glutamato unido al sodio justo antes de la unión del glutamato.

Las simulaciones moleculares en supercomputadoras Jülich y experimentos funcionales podrían identificar cómo la unión de dos iones de sodio desencadena la unión de glutamato y un tercer ión de sodio.

Estos resultados, informados anteriormente por Forschungszentrum Jülich en un comunicado de prensa, revelan importantes principios moleculares del procesamiento de la información en el cerebro y podrían informar nuevos enfoques terapéuticos para enfermedades cerebrales isquémicas como el accidente cerebrovascular, donde la alteración del transporte de glutamato conduce a concentraciones elevadas de glutamato.

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