Nuevos conocimientos sobre la dopamina podrían ayudar a los pacientes de Parkinson

Izquierda: Dos vistas de la estructura 3D de TH, con el modelo atómico generado en el interior, donde las estrellas amarillas apuntan a dos de los centros activos de TH. Derecha: las mismas dos vistas de la estructura 3D en presencia de dopamina, que regulan la TH al inhibir la actividad mediante la introducción de una parte helicoidal de la proteína (marcada con una flecha roja) en el centro activo. Crédito: Universidad de Bergen

Nuevos hallazgos brindan una mejor comprensión de cómo se regula la síntesis de dopamina en el cerebro. Puede arrojar nueva luz sobre el mecanismo detrás de enfermedades como el Parkinson.

En el cerebro, hay miles de millones de células nerviosas que se comunican entre sí mediante sustancias de señalización llamadas neurotransmisores. Uno de estos neurotransmisores es la dopamina, conocida por muchos como una de las «hormonas de la felicidad». Además de inducir una sensación de recompensa y satisfacción, la dopamina también es importante para el control motor, la concentración, el aprendizaje y la atención. La importancia de la dopamina queda clara en los pacientes con enfermedad de Parkinson. En el cerebro de estos pacientes mueren las células que sintetizan y secretan dopamina. Estas células se denominan neuronas dopaminérgicas y actúan como pequeñas fábricas de dopamina. Los síntomas mentales y físicos en los pacientes de Parkinson solo ocurren cuando aproximadamente la mitad de estas células desaparecen. Esto significa que la enfermedad no se descubre hasta que se ha producido mucho daño. Uno de los objetivos de la investigación sobre el sistema de dopamina del cerebro es descubrir cómo se pueden detectar el Parkinson y las enfermedades relacionadas en una etapa más temprana.

«De esta manera, se pueden encontrar medicamentos que pueden prevenir que la enfermedad desarrollándose aún más, dice el investigador Marte Innselset Flydal, del Departamento de Biomedicina de la Universidad de Bergen.

Comprender cómo la dopamina regula su propia producción

Las enzimas son proteínas que actúan como catalizadores de sustancias químicas reacciones en el cuerpo. La estructura tridimensional de las enzimas es absolutamente esencial para su actividad y regulación. Dentro de las células productoras de dopamina, hay grandes cantidades de una enzima llamada tirosina hidroxilasa (TH).

«Tales estructuras 3D pueden decirnos cómo se llevan a cabo los procesos celulares a nivel atómico y, por lo tanto, también cómo pueden encontrar un tratamiento específico para corregir errores en las enzimas, que, por ejemplo, se producen por mutaciones de enfermedades. En el caso de la TH, dichas mutaciones provocan deficiencia de TH, una enfermedad neurológica clasificada como un subgrupo del parkinsonismo», dice la profesora Aurora Martínez, del Departamento de Biomedicina. , UiB.

En su grupo de investigación, que es socio del centro Neuro-SysMed, trabajan para comprender cómo funcionan las proteínas a nivel estructural. En otras palabras, están tratando de descubrir cómo las mutaciones causan defectos en la función de las proteínas y cómo pueden repararse dichos defectos. La tarea dedicada de TH es convertir el aminoácido tirosina en L-dopa, que luego se convierte en dopamina por otra enzima. Es bien sabido que la TH es la enzima clave en la regulación de la síntesis de dopamina, pero no se ha entendido de qué manera esto sucede a nivel de detalles estructurales. Desde hace tiempo se sabe que la dopamina puede regular su propia producción. La dopamina puede unirse a la enzima TH e inactivarla. Dichos mecanismos reguladores se denominan retroalimentación negativa y aseguran que la síntesis de dopamina se detenga cuando la célula tiene suficiente dopamina.

«Cuando el nivel de dopamina vuelve a caer, las vías de señalización se activarán en la célula. Esto conduce a TH siendo modificada, por la llamada fosforilación, que provoca la liberación de dopamina y la reactivación de la enzima», dice el investigador Rune Kleppe del Departamento de Medicina del Trabajo, Helse Bergen, que también ha participado en el estudio.

Es la interacción entre estos mecanismos reguladores lo que los investigadores ahora creen que pueden comprender a nivel de detalle.

«Este conocimiento nos brinda nuevas oportunidades para desarrollar medicamentos para enfermedades neuropsiquiátricas y neurodegenerativas», dice el profesor. Martinez.

Usa métodos sofisticados

Estos resultados de investigación son producto de la actividad de investigación líder mundial y a largo plazo sobre TH en el Departamento de Biomedicina (UiB) y Helse Bergen, y sobre la estructura proteica e en el grupo de investigación del profesor Jos Mara Valpuesta en el Centro Nacional de Biotecnologa (CNB-CSIC) en Madrid, utilizando sofisticados microscopios crioelectrónicos de alta resolución para determinar la estructura tridimensional de proteínas.

«Crioelectrónico la microscopía ha sido fundamental para saber cómo es la TH y también ha permitido ver cómo cambia cuando se une a la dopamina”, dice Martínez.

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Los agonistas de dopamina y los inhibidores de la recaptación de dopamina brindan una calidad de vida similar a los pacientes con enfermedad de Parkinson Más información: Mara Teresa Bueno-Carrasco et al, Structural resource for tyrosine hydroxylase inhibitor by dopamine y reactivación por fosforilación de Ser40, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-021-27657-y Información de la revista: Nature Communications

Proporcionado por la Universidad de Bergen Cita: Los nuevos conocimientos sobre la dopamina podrían ayudar a los pacientes de Parkinson ( 2022, 12 de enero) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-knowledge-dopamine-parkinson-patients.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte 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.