La enzima Skywalker asegura una óptima comunicación entre las neuronas

Patrik Verstreken (VIB / KULeuven) ha descubierto el mecanismo que garantiza las neuronas puede seguir enviando las señales correctas durante largos períodos consecutivos, un proceso que se interrumpe en las enfermedades neurológicas como el Parkinson. Verstreken y sus colegas descubrieron que una enzima llamada Skywalker controla el sutil equilibrio en la comunicación.

"Espero que desentrañar la forma de trabajar de Skywalker no sólo nos enseñará más sobre la forma en las neuronas se comunican entre sí sino que también dará lugar a nuevos diagnósticos y terapias para enfermedades neurológicas como el Parkinson", dice Verstreken.
La comunicación entre las células cerebrales
Los trastornos cerebrales tienen un alto costo importante en la sociedad. Más de 8% de la población en Occidente depende de analgésicos. Veinte por ciento sufre de un trastorno mental y el número de personas que sufren de los efectos de las enfermedades neurológicas se estima en 1000 millones. Muchos de estos problemas son causados por la interrupción de la comunicación entre las células cerebrales. Por lo tanto, la búsqueda de una solución depende de la comprensión de esta comunicación en los más mínimos detalles.
La comunicación entre las células del cerebro se produce en las sinapsis, donde se transmite una señal eléctrica a través de una vesícula (una bolsa pequeña de membrana encerrada con sustancias de señalización). La vesícula libera las sustancias de señalización, por lo tanto la activación de otra célula del cerebro.
Un ojo para el equilibrio adecuado
Las vesículas se vuelven a utilizar varias veces. Esto da lugar a la degradación progresiva de las proteínas que necesitan para llevar a cabo su función correctamente, que a su vez afecta a la liberación de sustancias de señalización. Cómo las vesículas se mantenían operativas durante este proceso de reciclaje fue un misterio hasta ahora. La mayoría de los tipos de células han incorporado un paso adicional en este proceso de reciclaje a través de los compartimientos celulares especiales llamados endosomas. En los endosomas, las proteínas de la vesícula son ordenadas para asegurar el funcionamiento óptima de las vesículas recicladas.
Sin embargo, no estaba claro si este paso adicional es pertinente para el reciclaje de vesículas en las células cerebrales. Diversos estudios parecen demostrar que, de hecho, falta en las células del cerebro.
Skywalker regula la comunicación entre las células cerebrales
Patrik Verstreken y sus colegas han descubierto una enzima, bautizada Skywalker, que regula este paso adicional. Los investigadores de VIB han probado que las moscas de la fruta no puede producir Skywalker. En estas moscas, se dieron cuenta de que las proteínas descompuestas de las vesículas son más fácilmente reemplazables, y que muchas más sustancias de señalización fueron puestas en libertad que en las sinapsis de las frutas las moscas normales. En otras palabras, la falta de Skywalker aumenta la señal entre dos células del cerebro, dando lugar a esfuerzos excesivos de las moscas.
Pero el descubrimiento de que la inhibición de la Skywalker conduce a una señal más fuerte entre las células cerebrales ofrece posibilidades para la lucha contra las enfermedades neurológicas como el párkinson. En las primeras etapas de estas enfermedades, las señales entre las células cerebrales son demasiado débiles. Verstreken quiere estudiar esto con más profundidad , pero se da cuenta de que será un enorme desafío de encontrar formas de mantener el delicado equilibrio que garantiza una comunicación óptima.

Skywalker Enzyme Ensures Optimal Communication Between Neurons

Patrik Verstreken (VIB/K.U.Leuven) has discovered the mechanism that ensures neurons can continue to send the right signals for long consecutive periods -- a process that is disrupted in neurological diseases such as Parkinson's. Verstreken and his colleagues discovered that an enzyme called Skywalker controls the subtle balance in communication.
"I hope that unraveling the way Skywalker works will not only teach us more about the way neurons communicate with each other but will also lead to new diagnostics and therapies for neurological diseases such as Parkinson's," says Verstreken.
Communication between brain cells
Brain disorders take a major toll on society. More than 8% of the population in the West depends on analgesics. Twenty per cent suffers from a mental disturbance and the number of people suffering from the effects of neurological diseases is estimated at 1 billion. Many of these problems are caused by the disruption of communication between brain cells. Hence, finding a solution depends on understanding this communication in the smallest details.
Communication between brain cells occurs at the synapses, where an electrical signal is passed via a vesicle (a small membrane-enclosed sac with signaling substances). The vesicle releases the signaling substances, thus activating another brain cell.
An eye for the proper balance
The vesicles are reused several times. This results in the gradual degradation of the proteins they need for carrying out their function properly, which in turn affects the release of signaling substances. How the vesicles are kept operational during this recycling process was a mystery until now. Most types of cells have incorporated an extra step into this recycling process via special cell compartments called endosomes. In the endosomes, vesicle proteins are sorted to ensure optimal functioning of the recycled vesicles.
However, it was not clear whether this extra step was relevant for vesicle recycling in brain cells. Various studies seemed to demonstrate that it was in fact missing in brain cells.
Skywalker regulates communication between brain cells
Patrik Verstreken and his colleagues have now discovered an enzyme, christened Skywalker, which regulates this extra step. The VIB researchers tested fruit flies unable to produce Skywalker. In these so-called sky flies, they noticed that broken-down proteins from the vesicles were more easily replaced, and that many more signaling substances were released than in the synapses of normal fruit flies. In other words, a lack of Skywalker increases the signal between two brain cells, resulting in overstressed flies.
But the discovery that inhibition of Skywalker leads to a stronger signal between brain cells offers possibilities for the fight against neurological diseases such as Parkinson's. In the early stages of these diseases, the signals between brain cells are too weak. Verstreken wants to study this further, but realizes that it will be an enormous challenge to find ways to maintain the subtle balance that ensures optimal communication.