Los neurotrasmisores y las enfermedades neurodegenerativas

Con la muerte de las células generadoras de dopamina en el cerebro y la disminución de la enzima tirosina hidroxilasa (TH) aparecen los síntomas de la enfermedad de Parkinson. La TH es una enzima clave, que cataliza la conversión de L-tirosina en L-3,4-dihidroxifenilalanina (L-DOPA). A su vez, L-DOPA se convierte en dopamina que es precursor de los otros neurotrasmisores de tipo catecolamina y de hormonas en el cerebro y en los tejidos neuroendócrinos. La disminución de la TH también se relaciona con otros trastornos neuropsiquiátricos como la enfermedad maniacodepresiva, esquizofrenia o distonía sensible a L-DOPA.

El objetivo del proyecto financiado por la Unión Europea THERAPY OPTIONS THD (Neurotransmitter synthesis disorders: Towards a therapeutic correction) es comprender mejor la regulación de la TH. Los científicos estudiaron el efecto de la fosforilación de la TH y su fijación a proteínas análogas y membranas. La fosforilación de la TH es un proceso complejo, que afecta a cuatro residuos diferentes. Para comprender las funciones de cada sitio de fosforilación, se describieron las características de la ubicación de las diferentes formas fosforiladas de la TH en las células.

El análisis con microscopio confocal reveló una codistribución de cada forma fosforilada con diferentes proteínas análogas en cultivos de células neuroendocrinas y del neuroblastoma, así como en neuronas dopaminérgicas humanas. El proyecto identificó diferencias claras y específicas en la ubicación subcelular de cada especie de TH. Además, mediante estudios biofísicos como la impedancia entre la célula y el sustrato y la citometría de flujo fue posible analizar el efecto de las TH en las membranas sintéticas.

Por último, se aplicó fluorimetría diferencial de barrido a una colección de compuestos farmacológicos que permitió identificar diecisiete compuestos que interactúan con la TH. Se estudiaron estos compuestos en TH de tipo salvaje y en mutantes de TH asociados al trastorno neurológico de deficiencia de la TH (THD). En todos los casos los compuestos permitieron evitar la pérdida de actividad con el transcurso del tiempo. La actividad de la TH aumentó con dos de los compuestos identificados en las células transinfectadas con la TH de tipo salvaje o con los mutantes asociados a la THD, y no afectó las concentraciones de proteína TH en estado estacionario.

Una mejor comprensión de los mecanismos que afectan la regulación de la síntesis de TH y dopamina supone un importante paso hacia el estudio de las afecciones causadas por la disfunción de la TH.