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Los científicos descubren cómo el sodio controla la señalización del receptor opioide
Los investigadores han pasado 40 años tratando de descubrir cómo el elemento químico de sodio controla la señalización de los receptores opioides en el cerebro, una clase de receptores que desempeñan un papel importante en los trastornos del dolor y las adicciones. Ahora, científicos del Instituto de Investigación Scripps y la Universidad de Carolina del Norte dicen que finalmente han descubierto el mecanismo.
El equipo de investigación, dirigido por el Dr. Gustavo Fenalti del Instituto de Investigación Scripps (TSRI), dice que sus hallazgos podrían conducir al desarrollo de nuevos fármacos para una variedad de afecciones médicas relacionadas con el cerebro.
Los receptores opioides se desencadenan naturalmente por neurotransmisores peptídicos (endorfinas, dinorfinas y encefalinas) en el cerebro.
Los fármacos sintéticos y derivados de plantas, como la morfina, la codeína, la oxicodona y la heroína, también pueden activar los receptores opioides mediante la imitación de los neurotransmisores peptídicos.
Los investigadores dicen que su descubrimiento de cómo el sodio controla los receptores de opiáceos en el cerebro puede conducir a nuevos tratamientos para las afecciones de salud relacionadas con el cerebro, como el estado de ánimo y los trastornos del dolor.
A principios de la década de 1970, investigadores de la Universidad Johns Hopkins descubrieron que los iones de sodio actúan como un interruptor para la señalización de los receptores opioides, y además, los iones pueden reducir la interacción entre los péptidos opioides y los medicamentos imitadores, y los receptores opioides.
Sin embargo, no está claro cómo los iones de sodio realmente lo hacen.
Según los investigadores, los receptores opioides han sido difíciles de estudiar. Señalan que son "endebles y frágiles" cuando se crean de forma aislada, lo que significa que son difíciles de analizar utilizando el "método de asignación de estructura" estándar para proteínas grandes, conocido como cristalografía de rayos X.
Pero para este estudio, cuyos hallazgos se han publicado recientemente en la revista Naturaleza, el equipo creó una nueva versión "estabilizada con proteína de fusión" de un receptor opioide principal en el cerebro humano: el receptor opioide delta.
Formaron cristales del nuevo receptor, y mediante el uso de cristalografía de rayos X, los investigadores pudieron ver su estructura a una resolución de 1.8 angstroms, o 180 billones de metros por metro cuadrado. Los investigadores señalan que esta es la imagen más clara hasta la fecha de un receptor opioide.
Los aminoácidos impulsan la actividad de los iones de sodio
A partir de esto, los investigadores descubrieron que el receptor delta opioide tiene un "sitio de sodio alostérico", en el que un ion de sodio puede entrar y cambiar la actividad del receptor.
También detectaron aminoácidos que son responsables de activar la actividad moduladora de la señal de los iones de sodio y mantener los iones en su lugar.
"Encontramos que la presencia del ion de sodio retiene la proteína del receptor en una forma que le da una afinidad diferente por sus correspondientes péptidos neurotransmisores", explica el Dr. Fenalti.
Al comentar sobre sus hallazgos, el Prof. Raymond Stevens, de TSRI y autor principal del estudio, dice:
"Este descubrimiento nos ha ayudado a descifrar un misterio de 40 años sobre el control del sodio de los receptores de opioides. Es sorprendente cómo el sodio se encuentra justo en el medio del receptor como un co-factor o modulador alostérico".
Luego, los investigadores crearon nuevas adaptaciones del receptor opioide delta mediante la mutación de aminoácidos en los principales sitios de sodio.
A partir de esto, los investigadores encontraron que los cambios en aminoácidos específicos desencadenan ajustes importantes en la respuesta de señalización normal del receptor opioide delta.
Los investigadores dicen que estos hallazgos significan que puede haber muchas formas en que los medicamentos podrían dirigirse no solo a los receptores opiáceos delta, sino también a los otros dos receptores opioides en el cerebro, llamados mu y kappa.
"La arquitectura del sitio de sodio y la forma en que funciona parece ser esencialmente la misma para los tres tipos de receptores de opiáceos", dice el Dr. Fenalti.
En general, el equipo dice que su investigación podría conducir a nuevas opciones de tratamiento para afecciones médicas relacionadas con el cerebro.
"Abre la puerta para entender los medicamentos relacionados con los opiáceos para tratar el dolor y los trastornos del estado de ánimo, entre otros", agrega el Dr. Fenalti.
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