Irradiación y genes cerebrales 06.10.2015

Cuando la gente habla de los procesos moleculares que aseguran el registro de información en el cerebro, por lo general se refieren a que la actividad de ciertos genes aumenta en las células nerviosas. Se sabe que durante la formación de la memoria, se establecen nuevas conexiones entre las neuronas, aparecen nuevas sinapsis, por lo que se forman cadenas neuronales adicionales: la base material de la memoria. Para que aparezca una sinapsis, es necesario que aparezcan proteínas especiales, por lo que la conclusión sugiere que los genes también deben funcionar de manera más activa; esto está confirmado por numerosos experimentos.

Sin embargo, también podría ser al revés: investigadores de la Universidad Nacional de Seúl descubrieron que en el hipocampo del ratón, uno de los principales centros de memoria del cerebro, la actividad genética se desvanece cuando se escribe la memoria. Los neurocientíficos desarrollaron en los animales el hábito de tener miedo a ciertos ambientes: cuando un ratón estaba en una jaula especial, se escandalizaba; luego, cuando volvió a entrar en esta jaula, el miedo "se encendió" por sí mismo, sin ningún estímulo, en otras palabras, los mecanismos de memorización y aprendizaje funcionaron.

Para averiguar qué estaba pasando en la cocina molecular del cerebro, se analizó en animales el conjunto y la cantidad de ARN en las células del hipocampo, y no solo ARN, sino precisamente aquellas que estaban involucradas en la producción de proteínas, en las que las máquinas sintetizadoras de proteínas. , ribosomas, sat. Y las moléculas no se analizaron en absoluto después de que el ratón recordara a qué temer, sino después de 5, 10, 30 minutos y cuatro horas después de las "sesiones de miedo", tal experimento hizo posible ver la dinámica de los cambios moleculares.

La actividad génica se puede evaluar mediante dos procesos, la transcripción y la traducción. En la primera etapa, en la etapa de transcripción, se elimina una copia de ARN del ADN, respectivamente, se sintetiza más ARN en genes activos y menos en genes inactivos. En la segunda etapa, la etapa de traducción, las moléculas de proteína se sintetizan en el ARN: se sintetiza más proteína en los ARN activos, menos en los inactivos (es decir, aquí, estrictamente hablando, nos referimos a la actividad del ARN). Los científicos pudieron "atrapar" 104 genes, cuya actividad en diferentes momentos varió bastante a nivel de transcripción o traducción. Durante los primeros 10 minutos, la síntesis de nuevos ARN en los genes permaneció igual, no aumentaron ni disminuyeron (es decir, la intensidad de la transcripción no cambió), lo que no se puede decir sobre la traducción, es decir, sobre la síntesis de moléculas de proteína en el ARN; aquí los cambios ocurrieron de inmediato. (Lo cual no es sorprendente: la síntesis de proteínas responde más rápidamente que la síntesis de ARN a las condiciones ambientales cambiantes y las necesidades de las células). En general, la transcripción se puso al día con la traducción 30 minutos después de la sesión de entrenamiento.

La principal sorpresa fue en qué consistieron exactamente los cambios: la actividad de muchos genes cayó. Cinco minutos después, la tasa de síntesis de proteínas codificadas por más de la mitad de los genes afectados por los cambios se ralentizó. Después de media hora, 31 de 42 tipos de ARN se silenciaron, después de cuatro horas, la traducción se detuvo en 48 de 55. La inhibición fue estable, en el sentido de que aquellos ARN en los que se detuvo la síntesis de proteínas después de media hora continuaron en silencio por más tiempo. .

Los autores del trabajo señalan que la actividad de más de la mitad de estos genes dependía de una molécula llamada receptor alfa de estrógenos ESR1: cuanto menos se sintetizaba, menos se sintetizaban todos los demás. Si el nivel de ESR1 se aumentaba artificialmente, esto tenía un efecto correspondiente tanto en la dinámica de otras moléculas como en la capacidad de los ratones para recordar a qué debían temer. Un efecto similar se observó con el gen Nrsn1: si se estimulaba la síntesis de proteínas sobre el ARN del gen Nrsn1, los animales aprendían peor. Es decir, los investigadores no solo encontraron algún efecto molecular extraño, sino que también lo correlacionaron con cambios cognitivos.

Por qué es necesario apagar la síntesis de una cantidad bastante grande de proteínas para formar una memoria, hasta ahora nadie lo sabe, pero el hecho en sí es tan notable que, obviamente, los biólogos harán todo lo posible para descubrir las funciones de estos genes tan pronto como sea posible. Según una versión, su trabajo es evitar que el cerebro recuerde absolutamente todo, es decir, hacen el papel de un fusible que nos protege de la sobrecarga de información. Y cuando existe la necesidad de recordar realmente algo, esos genes deben desactivarse.