LABORATORIO DE NEUROBIOLOGÍA DE INVERTEBRADOS

 Líneas de investigación

• Bases moleculares de desequilibrios entre excitación/inhibición en C. elegans

La neurotransmisión excitatoria e inhibitoria debe mantenerse en un delicado equilibrio para garantizar el correcto funcionamiento del sistema nervioso. Alteraciones en este balance han sido asociadas con diversos trastornos neurológicos y del neurodesarrollo. Utilizando el sistema neuromuscular de C. elegans como modelo experimental, estudiamos los mecanismos moleculares que regulan la coordinación entre las señales excitatorias colinérgicas e inhibitorias GABAérgicas.
Mediante herramientas genéticas, farmacológicas, comportamentales, de microscopía y optogenética, investigamos cómo mutaciones en genes ortólogos de genes humanos asociados con trastornos neurológicos afectan el desarrollo y la función del sistema nervioso. Recientemente, estudiamos el papel de daf-18, ortólogo de PTEN en C. elegans, en el neurodesarrollo y el equilibrio excitación/inhibición, así como el potencial terapéutico de una dieta enriquecida con el cuerpo cetónico β-hidroxibutirato para revertir algunos de los defectos asociados con esta mutación.
Actualmente, buscamos dilucidar los mecanismos implicados en otros genes vinculados con trastornos del espectro autista y diferentes desequilibrios excitación/inhibición, así como identificar posibles estrategias terapéuticas para modular estas alteraciones.
Investigadores responsables: Diego Rayes y María José De Rosa

• Control nervioso de procesos sistémicos en C. elegans

Los organismos deben integrar continuamente la información proveniente del ambiente y del propio estado interno para coordinar respuestas fisiológicas y adaptativas adecuadas. Nuestro objetivo es comprender cómo el sistema nervioso regula, a nivel molecular y celular, las respuestas sistémicas frente a diferentes desafíos ambientales.
Recientemente, identificamos en C. elegans una novedosa vía de comunicación cerebro-intestino que permite comprender cómo el estrés agudo afecta la respuesta del organismo frente a otros desafíos ambientales. Encontramos que la tiramina, un neurotransmisor funcionalmente relacionado con las catecolaminas en mamíferos, actúa como una señal neuronal dependiente del estado que regula el equilibrio entre las respuestas al estrés agudo y a largo plazo, coordinando la liberación de péptidos similares a la insulina desde el intestino.
Actualmente, investigamos los mecanismos intracelulares que controlan la liberación de estos péptidos y estudiamos cómo el sistema nervioso percibe el estado nutricional y utiliza esta información para regular estrategias adaptativas, tanto comportamentales como fisiológicas. Debido a la elevada conservación evolutiva de estos mecanismos, nuestros estudios contribuyen a comprender procesos similares en organismos más complejos, incluidos los mamíferos.
Investigador responsable: Diego Rayes

• C. elegans como plataforma para el estudio de enfermedades neurodegenerativas y la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas

Las enfermedades neurodegenerativas, como las enfermedades de Huntington, Alzheimer y Parkinson, se caracterizan por la pérdida progresiva de la función neuronal y, frecuentemente, por la acumulación de proteínas mal plegadas o agregadas. Aunque estas patologías presentan una gran complejidad, muchos de los mecanismos celulares involucrados en su progresión se encuentran altamente conservados evolutivamente.
Utilizamos modelos de enfermedades neurodegenerativas en C. elegans para estudiar los mecanismos moleculares asociados con la pérdida de la proteostasis, el estrés oxidativo y la neurodegeneración. Investigamos procesos celulares protectores, como la autofagia, la respuesta al estrés y los mecanismos regulados por factores de transcripción como DAF-16/FOXO, con el objetivo de comprender cómo pueden modular el daño proteotóxico.
En esta línea, hemos identificado compuestos sintéticos (derivados del imidazol) y naturales (geraniol) capaces de modular la agregación proteica tóxica y actualmente continuamos explorando nuevas estrategias para comprender y abordar los mecanismos patológicos que subyacen a las enfermedades neurodegenerativas.
Investigadora responsable: María José De Rosa