Un nuevo estudio del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y la Universidad Nacional Yang Ming Chiao Tung ha demostrado que las mutaciones de un gen llamado Foxp2 puede controlar la capacidad de producir el habla en la apraxia, un trastorno neurológico que dificulta la producción de secuencias de sonidos.
Concretamente, se presenta una dificultad o incapacidad para ejecutar la secuencia motora necesaria para producir los sonidos del habla de forma clara. En la producción de sonidos del lenguaje es necesaria la coordinación de un gran número de músculos de tal manera que, un paciente con apraxia del habla no será capaz de comunicarse de manera legible de forma oral. Puede aparecer tanto en niños como en adultos, aunque es común encontrar un mayor número de casos nuevos en edades tempranas.
Los niños con apraxia asociada a Foxp2 suelen empezar a hablar más tarde que los demás niños, y suele ser difícil de entender. Se cree que este trastorno se debe a deficiencias en regiones cerebrales como el cuerpo estriado, que controla los movimientos de los labios, la boca y la lengua.
Los investigadores descubrieron que las mutaciones en Foxp2 alteran la formación de dendritas y sinapsis neuronales en el cuerpo estriado del cerebro
En el estudio, realizado con ratones, los investigadores descubrieron que las mutaciones en Foxp2 alteran la formación de dendritas y sinapsis neuronales en el cuerpo estriado del cerebro, que desempeña funciones importantes en el control de movimientos. Los ratones con estas mutaciones también mostraron deficiencias en su capacidad para producir los sonidos de alta frecuencia que utilizan para comunicarse con otros ratones.
Ann Graybiel, profesora del Instituto del MIT y autora del trabajo, detalla que “estos ratones tienen vocalizaciones anormales, y en el cuerpo estriado hay muchas anomalías celulares. Fue un hallazgo emocionante. ¿Quién iba a pensar que un problema del habla podría provenir de pequeños motores dentro de las células?”
El gen Foxp2 codifica un factor de transcripción, lo que significa que puede controlar la expresión de muchos otros genes diana. En un estudio de 2014, Graybiel y sus compañeros hallaron pruebas de que la forma humana de Foxp2, cuando se expresaba en ratones, permitía a estos acelerar el cambio del aprendizaje declarativo al procedimental.
En este estudio, los investigadores demostraron que los ratones diseñados para expresar la versión humana de Foxp2, que difiere de la versión de ratón en sólo dos pares de bases de ADN, eran mucho mejores aprendiendo laberintos y realizando otras tareas que requieren convertir acciones repetidas en rutinas de comportamiento. También tenían dendritas más largas en el cuerpo estriado, que interviene en la formación de hábitos y en el control motor.
Asimismo, los científicos querían explorar cómo la mutación Foxp2 afecta a la producción del habla, utilizando vocalizaciones ultrasónicas en ratones como sustituto del habla. Aunque estudios anteriores habían sugerido que Foxp2 afecta al crecimiento de las dendritas y a la formación de sinapsis, se desconocía el mecanismo por el que esto ocurre.
Por eso, los investigadores analizaron un mecanismo propuesto, que es que Foxp2 afecta a las proteínas motoras. Uno de estos motores moleculares es el complejo de proteínas dineína, un gran grupo de proteínas que se encarga de transportar moléculas a lo largo de los andamiajes de microtúbulos dentro de las células.
"Todo tipo de moléculas se desplazan a distintos lugares de nuestras células, y eso es cierto en el caso de las neuronas. Hay un ejército de moléculas diminutas que las desplazan por el citoplasma o las introducen en la membrana. En una neurona, pueden enviar moléculas desde el cuerpo celular hasta los axones” afirma la principal autora.
EN EQUILIBRIO
El complejo de dineína está formado por otras proteínas. La más importante de ellas es una proteína llamada dinactina1, que interactúa con los microtúbulos, permitiendo al motor de dineína desplazarse a lo largo de los microtúbulos. En el nuevo estudio, los investigadores descubrieron que la dinactina1 es una de las principales dianas del factor de transcripción Foxp2.
Los investigadores se centraron en el cuerpo estriado, una de las regiones donde Foxp2 se encuentra con más frecuencia, y demostraron que la versión mutada de Foxp2 es incapaz de suprimir la producción de dinactina1. Sin ese freno, las células generan demasiada dinactina1. Esto altera el delicado equilibrio dineína-dinactina1, lo que impide que el motor dineína se desplace a lo largo de los microtúbulos.
Las mutaciones de Foxp2 también pueden contribuir a los trastornos del espectro autista y la enfermedad de Huntington
Estos motores son necesarios para transportar las moléculas necesarias para el crecimiento de las dendritas y la formación de sinapsis en las dendritas. Con esas moléculas varadas en el cuerpo celular, las neuronas son incapaces de formar sinapsis para generar las señales electrofisiológicas adecuadas que necesitan para hacer posible la producción del habla.
Los ratones con la versión mutada de Foxp2 presentaban vocalizaciones ultrasónicas anormales, que suelen tener una frecuencia de entre 22 y 50 kilohercios. Los investigadores demostraron que podían revertir estas alteraciones de la vocalización y los déficits en la actividad motora molecular, el crecimiento dendrítico y la actividad electrofisiológica desactivando el gen que codifica la dinactina1.
Las mutaciones de Foxp2 también pueden contribuir a los trastornos del espectro autista y la enfermedad de Huntington. Es más, el laboratorio de Liu, también está investigando el papel potencial de la expresión anormal de Foxp2 en el núcleo subtalámico del cerebro como un posible factor en la enfermedad de Parkinson.