Un nuevo camino para los antidepresivos

Usando una fluorescencia única y relativamente simple a base de células que desarrolladas, científicos del Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) ‘s Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) y la Universidad de California (UC) en Berkeley han identificado un medio por el cual la fluoxetina, el ingrediente activo de Prozac, suprime la actividad del canal de potasio TREK1. La actividad TREK1 ha sido implicado en la regulación del estado de ánimo y podría ser un blanco importante para los fármacos antidepresivos basados en la fluoxetina y otros.

“Considerando que la inhibición de la recaptación de serotonina permanece como mecanismo primario antidepresivo de la fluoxetina, muchos agentes farmacológicos tienen más de un objetivo“, dice Ehud Isacoff, neurobiologo de la División de Berkeley del Laboratorio de Ciencias Biológicas y el Departamento de la Universidad de Berkeley de Biología Molecular y Celular . “Nuestro estudio demuestra que la inhibición de TREK1 por la fluoxetina, que fue encontrado en estudios anteriores, se acompaña de una desconsolidación de dominio de la proteína C-terminal de la membrana. Esta es la primera observación del mecanismo por el cual TREK1 puede ser regulada por fármacos antidepresivos. “

Isacoff es autor de un artículo que informa sobre los resultados de este estudio  en Proceedings of the National Academy of Science(PNAS), titulado “Optical probing of a dynamic membrane interaction that regulates the TREK1 channel.” Co-autores de este trabajo fueron Guillaume Sandoz, especialista en TREK1 del Centro Francés Nacional de Investigación Científica del Instituto de Fisiología Molecular y Celular, y la estudiante de doctorado Sarah Bell, los cuales estaban en el grupo de investigación de Isacoff en el momento de hacer el trabajo.

Las neuronas en el cerebro humano son como los transistores de alta velocidad, controlan el flujo de corriente eléctrica a través de canales en su membrana por la apertura y el cierre de “puertas”  moleculares que controlan el flujo de iones a través de los poros selectivos. TREK1 es uno de los más ubicuos de estas proteínas, encargado de bloquear el paso de los iones de potasio a través de las membranas neuronales,  y estableciendo la excitabilidad de la neurona. Estudios anteriores habían demostrado que cuando el gen TREK1 es “eliminado” de los ratones, los ratones muestran un fenotipo de la depresión resistente que imita el comportamiento de los ratones tratados con fluoxetina y que el antidepresivo inhibe la actividad del canal TREK1. Aunque estos resultados apuntan a un posible papel para el canal de iones TREK1 en la respuesta beneficiosa a la fluoxetina, el mecanismo detrás de esta actividad no estaba claro.

“El estudio de partes de proteínas diferentes de un canal iónico es un reto enorme”, dice Isacoff. “Con los años, mi grupo ha desarrollado técnicas mediante las cuales los dominios de las proteínas del canal pueden ser etiquetados con tintes fluorescentes específicos. Las reorganizaciones estructurales de los sitios marcados en el canal se pueden detectar a través de cambios en la fluorescencia. “

Isacoff y su grupo separó el dominio C-terminal del resto de la proteína y lo etiquetó con una proteína verde fluorescente (GFP) – una proteína fluorescente de la medusas, comúnmente utilizada para teñir células de verde en estudios biológicos. Considerando que el poro del canal iónico TREK1 se incrusta en la membrana plasmática de una neurona, el C-terminal es una cola corta que sobresale hacia fuera en el citoplasma circundante.

Con las abrazaderas de tensión para medir las corrientes eléctricas a través del canal y la fluorescencia para supervisar la disposición de  C-terminal, Isacoff y su grupo encontraron que cuando la cola del C-terminal está totalmente ligada a la membrana plasmática, el canal de potasio TREK1 se abre más; cuando la cola se une a la membrana plasmática, el canal de iones tiende a cerrarse.

“Hemos encontrado que la fluoxetina hace que el dominio C-terminal se aisle para separarlo de la membrana y además provoca una inhibición de la corriente del canal TREK1 completo”, dice Isacoff.

El siguiente paso será ver cómo la cola de C-terminal se ve afectada por la presencia de fluoxetina cuando la cola está todavía en el resto de la proteína TREK1. Mientras tanto, Isacoff y su equipo creen tener una prueba valiosa que puede ser usada para monitorear la asociación de la membrana plasmática reversible de dominios de la proteína sin necesidad de exploración, óptica o de corte de imágenes.

“Las compañías farmacéuticas de detección de potenciales nuevos fármacos, como los antidepresivos, prefieren que los ensayos sean rápidos y sencillos”, dice Isacoff. “Nuestra técnica se puede utilizar para seguir los cambios en la composición de los lípidos que resultan de eventos de señalización de membrana, o para estudiar la unión a las membranas citoplasmáticas de dominios reguladores de los canales iónicos. Esto podría ser muy útil para la investigación farmacéutica. “

Esta investigación fue apoyada principalmente por los Institutos Nacionales de Salud”.

Autor: Lynn Harris

Enlace original: A newpathway to antidepressants