Un equipo de investigadores del Centro de Biología Molecular Severo Ochoa (CBM, CSIC-UAM), liderado por el científico F. Javier Diez Guerra, ha desarrollado CaMK2rep, un innovador sensor biológico que permite monitorizar de manera precisa la actividad de la proteína CaMKII. Esta proteína es fundamental para la transmisión de señales en las células nerviosas y juega un papel crucial en procesos esenciales como la memoria, el aprendizaje y la salud cardiovascular.
La proteína CaMKII se clasifica como una enzima vital en la señalización celular. Aunque está presente en diversos tejidos, su mayor concentración se encuentra en el cerebro y en el corazón. En el contexto neuronal, actúa como un interruptor molecular, activándose cuando los niveles de iones de calcio dentro de la célula aumentan rápidamente como respuesta a estímulos. Esto permite a las células adaptarse a su entorno, siendo esencial para la plasticidad neuronal. A través de su actividad, CaMKII refuerza las conexiones neuronales al regular la estructura y el tamaño de las espinas dendríticas, que son cruciales para la recepción de impulsos nerviosos.
Una herramienta innovadora para la investigación
A pesar de su importancia, hasta ahora los investigadores contaban con pocas herramientas para medir con precisión el funcionamiento de CaMKII en condiciones reales. La nueva herramienta creada en el CBM proporciona una mayor sensibilidad y claridad en la evaluación de su actividad.
El sensor CaMK2rep, publicado en la revista Analytical Chemistry, es un dispositivo biológico que se produce en las propias células y puede ser fosforilado por CaMKII. Este sensor se basa en los cambios en su fosforilación —un proceso que implica la adición de un grupo fosfato— como indicador de la actividad de la proteína.
Impacto en la neurociencia y la salud cardiovascular
“Este avance responde a una necesidad crítica en la investigación biomédica: contar con una herramienta sensible y confiable para cuantificar la actividad de CaMKII. Gracias a ella, podremos explorar preguntas fundamentales en neurociencia y fisiopatología cardiovascular que antes eran inalcanzables”, afirma Díez Guerra, autor principal del estudio. En particular, el nuevo biosensor facilitará el entendimiento de cómo los aumentos excesivos en la actividad de CaMKII influyen en la patología de episodios de isquemia en neuronas y células cardíacas.
Además, CaMK2rep ha permitido estudiar otra proteína llamada Neurogranina, que se encuentra abundantemente en las espinas dendríticas de las neuronas, especialmente en áreas críticas para la cognición, como el hipocampo. Esta proteína regula la actividad de CaMKII y su estado de reposo, limitando así el estrés celular, lo que favorece la viabilidad y funcionalidad neuronal, elementos clave para prevenir enfermedades neurológicas.
Las aplicaciones prácticas de esta nueva plataforma son amplias, incluyendo una mejor comprensión de los mecanismos de la memoria y el aprendizaje, así como la posibilidad de avanzar en el estudio de enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer. También se podrá analizar cómo ciertos fármacos afectan la actividad cerebral y el sistema cardiovascular, en particular en relación con la inflamación del miocardio y la isquemia cardíaca.
En conclusión, CaMK2rep representa una herramienta fundamental para nuevas vías de investigación en neurociencia y medicina, con un potencial significativo en la salud y en el desarrollo de tratamientos futuros”, concluye Díez Guerra.