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Investigadores de la Universidad de Michigan han descubierto que una copia extra de un gen en pacientes con síndrome de Down provoca un desarrollo inadecuado de las neuronas en ratones.
El gen en cuestión, denominado molécula de adhesión celular del síndrome de Down (DSCAM), también está implicado en otras afecciones neurológicas humanas, como los trastornos del espectro autista, el trastorno bipolar y la epilepsia intratable.
Se sabe que la causa del síndrome de Down es una copia extra del cromosoma 21, o trisomía 21. Pero como este cromosoma contiene más de un cromosoma, la trisomía 21 es la causa principal del síndrome de Down. Pero como este cromosoma contiene más de 200 genes -incluido el DSCAM-, un reto importante en la investigación y los tratamientos del síndrome de Down es determinar qué gen o genes del cromosoma contribuyen a qué síntomas específicos del síndrome.
«La vía ideal para el tratamiento sería identificar el gen que causa un trastorno médico y, a continuación, dirigirlo a ese gen o a otros genes con los que trabaja para tratar ese aspecto del síndrome de Down», afirma Bing Ye, neurocientífico del Instituto de Ciencias de la Vida de la UM y autor principal del estudio.
«Pero en el caso del síndrome de Down, no podemos limitarnos a secuenciar los genomas de los pacientes para hallar esos genes, porque encontraríamos al menos 200 genes diferentes modificados. Tenemos que profundizar para averiguar cuál de esos genes causa cada problema».
Para este trabajo, los investigadores recurren a modelos animales del síndrome de Down. Estudiando ratones que tienen una tercera copia del equivalente en ratón del cromosoma 21, Ye y su equipo han demostrado ahora cómo una copia extra de DSCAM contribuye a la disfunción neuronal. Sus hallazgos se describen en un estudio publicado el 20 de abril en PLOS Biology.
Cada neurona tiene dos conjuntos de ramas que se extienden desde el centro celular: las dendritas, que reciben señales de otras células nerviosas, y los axones, que envían señales a otras neuronas. Ye y sus colegas determinaron previamente que la sobreabundancia de la proteína codificada por DSCAM puede causar un crecimiento excesivo de los axones en las neuronas de la mosca de la fruta.
Guiados por su investigación en moscas, el equipo ha descubierto ahora que una tercera copia de DSCAM en ratones provoca un mayor crecimiento de axones y conexiones neuronales (llamadas sinapsis) en los tipos de neuronas que frenan las actividades de otras neuronas. Estos cambios provocan una mayor inhibición de otras neuronas en la corteza cerebral, una parte del cerebro que interviene en las sensaciones, la cognición y el comportamiento.
«Se sabe que estas sinapsis inhibitorias cambian en los modelos de ratón con síndrome de Down, pero se desconoce el gen que subyace a este cambio», explica Ye, que también es profesor de biología celular y del desarrollo en la Facultad de Medicina de la UM. «Aquí demostramos que la copia extra de DSCAM es la causa principal del exceso de sinapsis inhibitorias en la corteza cerebral».
El equipo demostró que en los ratones que tenían sólo dos copias de DSCAM, pero tres copias de los otros genes que son similares a los genes del cromosoma 21 humano, el crecimiento de los axones parecía normal.
«Estos resultados son sorprendentes porque, aunque estos ratones tienen una copia extra de unos cien genes, la normalización de este único gen, el DSCAM, rescata la función sináptica inhibitoria normal», afirma Paul Jenkins, profesor adjunto de farmacología y psiquiatría de la Facultad de Medicina y coautor del estudio.
«Esto sugiere que la modulación de los niveles de expresión de DSCAM podría ser una estrategia terapéutica viable para reparar los déficits sinápticos observados en el síndrome de Down». Además, dado que las alteraciones de los niveles de DSCAM se asocian a otros trastornos cerebrales como el trastorno del espectro autista y el trastorno bipolar, estos resultados arrojan luz sobre los posibles mecanismos subyacentes a otras enfermedades humanas.»
Abril 20/2023 (MedicalXpress) – Tomado de Genetics – Neuroscience https://medicalxpress.com/news/2023-04-gene-involved-syndrome-neurons-mice.html Copyright Medical Xpress 2011 – 2023 powered by Science X Network.
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