Tres publicaciones, una colaboración

Las revistas Nature Structure and Molecular Biology, Nature Communications y Nano Letters publicaron trabajos que son el fruto de una colaboración que lleva años entre investigadores del IBioBA y del CIBION.

Una muestra más de que la interdisciplina permite construir nuevos horizontes del conocimiento que se logran con capacidades y experiencia combinadas, en este caso, entre la biología y la fisicoquímica.

Los grupos de investigación del IBioBA y del CIBION (Centro de Investigaciones en Bionanociencias), ubicados en el mismo edificio del Polo Científico Tecnológico, trabajan a diario para reforzar la vinculación institucional a partir de una fructífera complementariedad académica, un valor importante en la filosofía de ambas instituciones. Tal es el caso del grupo Neurobiología Molecular liderado por el Dr. Damián Refojo (IBioBA) y del grupo Nanofísica Aplicada a cargo del Dr. Fernando Stefani (CIBION).

El cruce disciplinar entre ambos grupos ocurre a mitad de camino entre la formulación de preguntas biológicas y el desarrollo de nuevas tecnologías en microscopía. Mientras el grupo del Dr. Refojo estudia mecanismos moleculares presentes durante el desarrollo neuronal y que requieren ser visualizados con la máxima resolución posible, el grupo de trabajo del Dr. Stefani desarrolla herramientas de visualización de sistemas biológicos con microscopías de fluorescencia de superresolución que permiten visualizar las estructuras celulares con un nivel de detalle entre 5 y 100 veces superior, llegando a brindar resolución molecular.

Por otro lado, un tercer actor igualmente esencial en esta interacción es el grupo del Dr. Alfredo Cáceres del Instituto Universitario de Ciencias Biomédicas Córdoba (IUCBC). Cáceres es un pionero y referente internacional en el estudio del citoesqueleto neuronal y su rol en el desarrollo axodendrítico, y sus aportes han sido también esenciales para lograr visualizar estructuras del citoesqueleto neuronal de modo preciso e interpretar adecuadamente las imágenes obtenidas.

Los tres estudios en detalle

La primera publicación se realizó en la revista Nature Structure and Molecular Biology en febrero del 2020. Allí se presentó un método desarrollado por el Grupo de Refojo que detecta proteínas reguladas por Nedd8, una molécula necesaria tanto para la proliferación celular como para el normal desarrollo de las conexiones sinápticas entre neuronas y los procesos de memoria y aprendizaje. Este desarrollo representa una variante de una metodología llamada espectrometría de masa, mediante la cual pudieron obtener el primer catálogo con cientos de proteínas nediladas, es decir modificadas por el pegado de Nedd8. Ese rastrillaje evidenció que la neddilación en neuronas afectaba fundamentalmente a proteínas del citoesqueleto, fascículos que cumplen funciones estructurales y de transporte esenciales para el desarrollo neuronal.

“Con esto proponemos un cambio sustancial en la forma en que se pensó esta modificación molecular hasta hoy”, destaca Damián Refojo y agrega: “Hasta ahora se creía que Nedd8 se unía a un solo tipo de proteínas llamadas Cullinas, que controlan la proliferación celular. En este trabajo descubrimos que Nedd8 en realidad se une a cientos de proteínas más para controlar su función, su ubicación intracelular, su estabilidad, o su capacidad de formar otros complejos moleculares.” Entre ellas encontramos muchas proteínas del citoesqueleto.

Para visualizar los microscópicos fascículos que conforman el citoesqueleto en neuronas utilizaron la microscopia de superresolución del laboratorio de Fernando Stefani. Fue a partir de esta tecnología que comprobaron que la inhibición de la nedilación alteraba la formación de esos fascículos y, como consecuencia, la maduración neuronal y la formación de dendritas.

El siguiente artículo se publicó en la prestigiosa revista Nature Communications en enero de 2021. Allí se presentó el método de visualización SIMPLER que permite observar sistemas biológicos con un nivel de detalle en 3D mayor al de las nanoscopías convencionales. Gracias a esta tecnología pudieron visualizar anillos de espectrina, el centro de microtúbulos en neuronas de apenas 20nm y poros nucleares en otras líneas celulares, distintos complejos macromoleculares que son estudiados en los laboratorios de los doctores Refojo y Cáceres. Esta nueva puerta de ingreso al estudio molecular en 3D permite estudiar con máximo detalle la estructura interna de las neuronas en condiciones normales y de diversas enfermedades degenerativas.

Por otra parte, este método no requiere modificaciones en el hardware de microscopios convencionales, por lo que promete ser ampliamente utilizado en cualquier laboratorio que lleve a cabo experimentos de superresolución.

El tercer avance fue presentado en marzo de 2021 en la revista Nano Letters. Allí se detalla un nuevo método para ubicar la posición de dos moléculas interactuando con una precisión cinco veces mayor a la disponible hasta el momento. El método más usado para visualizar interacciones moleculares se basa en un fenómeno de transferencia de energía entre dos moléculas llamado FRET (por Förster Resonance Energy Transfer). Existen innumerables protocolos para obtener imágenes de FRET que reportan interacciones entre diversas moléculas o entre moléculas y su entorno. Sin embargo, hasta ahora, no existía un método de aplicación general para obtener imágenes de FRET con súperresolución. Esto es exactamente lo que logró el equipo de Fernando Stefani con el apoyo del grupo del IBioBA, abriendo el camino para un enorme abanico de posibilidades para investigar cómo y dónde se producen las interacciones moleculares dentro de las células.

Trabajo entre equipos

Para los dos investigadores líderes de estos tres desarrollos, Damián Refojo y Fernando Stefani, la posibilidad de trabajar cercanamente es una oportunidad única que los lleva a un sinfín de preguntas de investigación que son posibles gracias a este dialogo abierto y frecuente entre laboratorios y disciplinas: “La interacción interdisciplinaria es desafiante y divertida, pero además es el camino que debemos seguir para mantener nuestros altos estándares científicos”, señala Damián Refojo. Por su parte, Stefani remarca que “ambas técnicas nos van a permitir hacer estudios antes imposibles. Podremos ver cómo se organizan e interactúan proteínas dentro de las células y esto nos da una ventaja competitiva fundamental para nuestros estudios futuros”, concluye Fernando Stefani.