Como una perilla molecular: cómo un gen controla la actividad eléctrica del cerebro

Crédito: Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA)

Funciona como una finísima «perilla molecular» capaz de modular la actividad eléctrica de las neuronas de nuestra corteza cerebral, crucial para el funcionamiento de nuestro cerebro. Su nombre es Foxg1, es un gen, y su papel sin precedentes es el tema del descubrimiento que acaba de publicarse en la revista Cerebral Cortex. Foxg1 ya era conocido por ser un «gen maestro» capaz de coordinar la acción de cientos de otros genes necesarios para el desarrollo de nuestro sistema nervioso central anterior. Como informa este nuevo estudio, la «excitabilidad» de las neuronas, es decir, su capacidad para responder a estímulos, comunicarse entre sí y llevar a cabo todas sus tareas, también depende de este gen.

Para descubrirlo, los investigadores desarrollaron y estudiaron modelos animales y celulares en los que Foxg1 tiene una actividad alterada artificialmente: Falta de actividad, como ocurre en pacientes afectados por una rara variante del Síndrome de Rett, que conduce a manifestaciones clínicas de el reino autista; o una acción excesiva, como en una variante específica del Síndrome de West, con síntomas neurológicos como epilepsia grave y deterioro cognitivo severo. Tal y como deducen los científicos de la investigación, el defecto del «mando» radica en una actividad eléctrica alterada en el cerebro con importantes consecuencias para todo el sistema, similar a lo que sucede en los dos síndromes mencionados.

Shedding La luz sobre este mecanismo, dicen los investigadores, permite comprender cuánto más profundamente es el funcionamiento de nuestro sistema nervioso central en la enfermedad y en la salud, un paso fundamental para evaluar posibles futuras intervenciones terapéuticas para estas patologías. Lo que se acaba de publicar es el último de una serie de tres estudios sobre el gen Foxg1, publicado recientemente por los investigadores de SISSA, en Cerebral Cortex. Es el resultado de un proyecto iniciado hace más de cinco años, que vio en primera línea al equipo del profesor Antonello Mallamaci de SISSA con investigadores de la Universidad de Trento y del Instituto de Neurociencias de Pisa, con el apoyo de la Fundación Telethon, de la Fondation Jerome Lejeune y de la FOXG1 Research Foundation.

Las muchas capacidades del «gen maestro»

«Sabemos que este gen es importante para el desarrollo del gen central anterior sistema nervioso», explica el profesor Antonello Mallamaci del SISSA, quien ha coordinado la investigación. «En estudios anteriores ya habíamos destacado cómo estaba involucrado en el desarrollo de células cerebrales particulares, los astrocitos, así como las dendritas neuronales, que son parte de las células nerviosas que transportan la señal eléctrica entrante a la célula. El hecho de que había mutado en pacientes afectados por variantes específicas de los Síndromes de Rett y West en los que vemos, respectivamente, una actividad insuficiente y excesiva de este gen, nos hizo explorar la posibilidad de que también hubiera otro papel y, de lo que ha surgido, parecería de esa manera».

Los resultados de la investigación

Según el estudio, la activación de la actividad eléctrica de Foxg1 sigue un circuito positivo. El profesor Mallamaci explica: «Si el gen es muy activo, aumenta la actividad eléctrica en la corteza cerebral. Además, las neuronas, cuando están activas, tienden a hacer que trabaje aún más. En resumen, un proceso alimenta al otro. Obviamente, en condiciones normales, el sistema se ralentiza en un punto determinado.» Sin embargo, si el gen funciona de forma anormal, o se encuentra en un número de copias distinto de dos, como sucede en los dos síndromes anteriores, el punto de equilibrio cambia y la actividad eléctrica se altera. Todo esto, además de hacernos entender los mecanismos de la patología, nos dice que Foxg1 funciona precisamente como un regulador clave de la actividad eléctrica en la corteza cerebral.”

El siguiente paso, explica el profesor, será comprender el papel de los genes mediadores, es decir, de algunos de los muchos genes cuya acción está regulada por el gen maestro Foxg1. Este análisis es importante para comprender con más detalle cómo funciona este gen en condiciones normales y patológicas.

Cómo el gen maestro produce los efectos patológicos, cuándo y cómo intervenir

Comprender los mecanismos moleculares que controla Foxg1 también es importante para estudiar cuáles podrían ser las dianas sobre las que intervenir para posibles abordajes terapéuticos “Dado que encontrar una terapia para estas enfermedades es muy difícil, trabajando tan a fondo se puede encontrar, por ejemplo, que la mayoría de los problemas son causados precisamente por algunos de los “operadores” que regula Foxg1. Y que, por lo tanto, deberíamos centrar nuestra atención en estos objetivos, en lugar de en el gen maestro, tal vez usando medicamentos que ya existen y se ha visto que son útiles para remediar esos defectos específicos».

En el caso de un enfoque futuro que, en cambio, corregiría las anomalías del gen FOXG1 con la terapia génica, explica el profesor Mallamaci, «es necesario comprender cuándo intervenir, es decir, a partir de qué momento los efectos patológicos debidos a la mutación de este gen se vuelven irreversibles. Para sustituir la copia defectuosa por la correcta es necesario intervenir antes de ese momento, lo que podría suponer que habría que hacer un diagnóstico y tratamiento genético prenatal. Los próximos pasos que daremos», concluye el profesor Mallamaci, «estarán dirigidos precisamente en la dirección de una comprensión más profunda de todos estos aspectos».

Explorar más

Descubrimiento del ‘conductor’ genético de las células madre cerebrales Más información: Wendalina Tigani et al, Foxg1 Upregulation Enhances Neocortical Activity, Cerebral Cortex (2020). DOI: 10.1093/cercor/bhaa107 Información de la revista: Cerebral Cortex

Proporcionado por la Escuela Internacional de Estudios Avanzados (SISSA) Cita: Como una perilla molecular: cómo un gen controla la actividad eléctrica del cerebro (8 de mayo de 2020) recuperado el 31 de agosto de 2022 de https://medicalxpress .com/news/2020-05-molecular-knob-gene-electrical-brain.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. . El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.