LINEA DE INVESTIGACION
La mitocondria es el compartimento membranoso intracelular encargado de generar la moneda metabólica intracelular utilizada en el intercambio de energía, el ATP. Actualmente existe una extensa información acerca de las disfunciones mitocondriales y su asociación con enfermedades neurológicas y neurodegenerativas. Sin embargo, se desconoce por completo si cambios en la homeostasis del Ca2+ son causa o consecuencia de esas enfermedades presuntamente mitocondriales. Mi línea de investigación es el estudio de la homeostasis del Ca2+ y las cascadas de señalización intracelular que modulan el tráfico y la distribución subcelular de las mitocondrias en las neuronas. El Ca2+ es reconocido como uno de los iones reguladores de la función mitocondrial a diferentes niveles, entre ellos la estimulación de la síntesis de ATP. La desregulación en la homeostasis del Ca2+ en la matriz mitocondrial aumenta la generación de especies reactivas de oxigeno (ROS). Esto provoca la apertura de proteínas de la membrana mitocondrial conocidas como poros de transición y la liberación de citocromo oxidasa C, iniciando el fenómeno de muerte celular conocido como apoptosis. Yo estoy interesado en determinar los mecanismos moleculares del movimiento y distribución de este organelo en los axones y dendritas, y cómo la homeostasis del Ca2+, la actividad eléctrica y el estado metabólico en las neuronas modulan su localización y transporte a través de la neurona. También estoy interesado en estudiar las diferencias del manejo de Ca2+ entre las mitocondrias de la glía y las neuronas, y cómo las cascadas de señalización activadas por factores neurotróficos, como el factor de crecimiento epidérmico (EGF), modulan el flujo de Ca2+ entre el citosol y la matriz mitocondrial.
Las estrategias metodológicas que propongo para realizar estos estudios incluyen: la utilización de animales transgénicos expresando proteínas fluorescentes de distintas variedades, acopladas a la subunidad VIII de la citocromo oxidasa humana; el uso de colorantes fluorescentes vitales específicos para la tinción de mitocondrias; manipulaciones genéticas, utilizando RNAs de interferencia; transfecciones de genes in vivo e in vitro con vectores virales; uso de técnicas electrofisiológicas (fijación de voltaje y fijación de corriente) así como, manipulaciones farmacológicas, videomicroscopía confocal de cultivos de neuronas corticales, y visualización con microscopia infrarroja de la corteza cerebral de ratones transgénicos que presentan enfermedades neurodegenerativas relacionadas con problemas del tráfico mitocondrial.
Recientemente he empezado a implementar la novedosa técnica de la optogenética. Esta técnica permite controlar de forma especifica la excitabilidad de poblaciones neuronales, por medio de la transfección de canales de sodio y bombas catiónicas sensibles a longitudes de ondas de luz especificas. Con esta técnica innovadora pretendo responder preguntas básicas relacionadas con del trafico mitocondrial en neuronas y células gliales en animales vivos. Adicionalmente estoy interesado en aplicar esta misma técnicas para estudiar la microcircuiteria de la corteza cerebral prefrontal.