Programa Científico

Procesos fisiológicos y patológicos

GRUPO DE INVESTIGACIÓN

Bases moleculares de la plasticidad neuronal

F. Javier Díez Guerra

Estudiamos las redes neuronales cerebrales que sostienen las funciones cognitivas. Nos centramos en la plasticidad sináptica, especialmente su regulación por calcio y calmodulina. Utilizamos cultivos primarios para identificar factores clave en el remodelado funcional de las sinapsis. Nuestro objetivo es encontrar dianas terapéuticas que ayuden a mitigar el deterioro cognitivo.

Investigación

Los recuerdos están codificados por cambios a largo plazo en la eficiencia sináptica y la conectividad. Un conocimiento profundo de las bases moleculares de la regulación de la comunicación sináptica es fundamental para descifrar los mecanismos involucrados en la formación de los recuerdos. Nuestro grupo estudia los mecanismos celulares y moleculares que modulan la plasticidad de las redes neuronales, con el objetivo de encontrar dianas moleculares y estrategias efectivas que contribuyan a mejorar el rendimiento cognitivo. La actividad sináptica desencadena oscilaciones intracelulares de calcio (Ca+2) que modulan localmente distintas vías de señalización. Calmodulina (CaM), una proteína que une calcio, traduce estas oscilaciones en eventos de señalización intracelular. La disponibilidad y actividad de CaM están reguladas localmente por proteínas como Neurogranina (Ng), muy abundante en el entorno postsináptico. Ng secuestra CaM de manera dependiente de Ca+2 y fosforilación. En nuestro laboratorio, utilizamos varias preparaciones que incluyen cultivos primarios de neuronas disociadas para comprender el papel de Ng en los mecanismos subyacentes a la plasticidad sináptica, como los asociados a plasticidad hebbiana (potenciación a largo plazo -LTP- y depresión a largo plazo -LTD) y a plasticidad homeostática (escalado sináptico).

Para ello utilizamos una combinación de técnicas de bioquímica, biología molecular, electrofisiología, microscopía avanzada y otras técnicas de imagen. Dado que los niveles de Ng y el rendimiento cognitivo se encuentran estrechamente correlacionados, estamos interesados ​​en comprender los mecanismos que regulan la transcripción de Ng y su traducción local en las dendritas. Proponemos Ng como diana molecular para diseñar estrategias orientadas a prevenir, tratar o aliviar condiciones y patologías asociadas a una función cognitiva deteriorada. Justificamos este objetivo sobre las siguientes premisas. Primero, la expresión de Ng tiene lugar de forma casi exclusiva en el cerebro. Su deficiencia en ratones no causa anormalidades anatómicas o fisiológicas aparentes, pero sí alteraciones cognitivas graves. Y en segundo lugar, utilizar Ng como diana para mejorar la función cognitiva muy probablemente carezca de efectos secundarios importantes, ya que su expresión está muy regulada espacio-temporalmente (Ng solamente se expresa en prosencéfalo postnatal) y específicamente asociada al rendimiento cognitivo. Una comprensión más amplia y profunda del papel que juegan Ng y otras proteínas que secuestran CaM en los mecanismos de plasticidad neuronal contribuirá al desarrollo de nuevas terapias para mejorar la función cognitiva y la calidad de vida de personas mayores y pacientes que sufren de enfermedades neurológicas.

Miembros del grupo

Fco. Javier Díez Guerra

Lab.: 307 Ext.: 4612
fjdiez(at)cbm.csic.es

Elena Martínez Blanco

Lab.: 307 Ext.: 4642
elena.martinez(at)cbm.csic.es

Ainhoa Ramiro Moya

Lab.: 307 Ext.: 4642
ainhoa.ramiro(at)cbm.csic.es

Publicaciones representativas

Neurogranin Expression Is Regulated by Synaptic Activity and Promotes Synaptogenesis in Cultured Hippocampal Neurons

Alberto Garrido-García et al.

Neurogranin, a link between calcium/calmodulin and protein kinase C signaling in synaptic plasticity

F. Javier Díez-Guerra

Neurogranin binds to phosphatidic acid and associates to cellular membranes

Irene Domínguez-González et al.

Activity-dependent translocation of neurogranin to neuronal nuclei

Alberto Garrido-García et al.

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