La arquitectura neuronal en la salud y la enfermedad

Las neuronas son un grupo variopinto de células responsables de la recepción y transmisión de información en el cerebro. Las proteínas de transmembrana (conocidas como canales iónicos) inician y mantienen las señales eléctricas, las cuales recorren los axones neuronales.

La excitabilidad axonal intrínseca y su función dependen en gran medida de la expresión y localización de los canales iónicos regulados por el voltaje de sodio y potasio (Nav y Kv), que pueden ubicarse en el segmento inicial del axón (SIA) y los nodos de Ranvier. Si estos canales no se ubican adecuadamente y propagan el potencial axónico, pueden provocarse patologías neuronales.

Por consiguiente, identificar los mecanismos reguladores de la expresión y localización de los canales iónicos resulta esencial para conocer los fenotipos patológicos. En este contexto, los científicos del proyecto europeo CHANNEL TARGETING investigaron los factores moleculares y celulares que rigen la correcta dianización y ensamblaje de Nav y Kv1 en los axones.

Los hallazgos revelaron que la fosforilación dinámica causada por la caseína quinasa (CK2) y las quinasas dependientes de ciclina (CDK) regula la localización de Nav y Kv1, respectivamente. Se halló que la fosforilación mediada por CK2 no solo participa en la agrupación de Nav1 in vivo, sino que además la localización específica de CK2 en SIA depende también de la expresión de Nav1. En cuanto a los canales de Kv1, CDK fosforila de forma reversible sus subunidades auxiliares (Kvb2) e influye en su unión con la proteína EB1 asociada a microtúbulos. En consecuencia, ello permite su correcta inserción en la membrana axonal.

En su conjunto, el estudio CHANNEL TARGETING mejoró el conocimiento acerca de los mecanismos moleculares que regulan la expresión y el agrupamiento de los canales iónicos axonales. Ello destaca nuevamente que tales regulaciones dinámicas pueden ser cruciales en cuanto a calibrar la excitabilidad neuronal en condiciones normales y patológicas.