La plasticidad neuronal depende del dadivoso alucinación del ARN no codificante desde el núcleo hasta la sinapsis
Crear recuerdos significa más que solo ver amigos o tomar fotos. El cerebro se adapta constantemente a la nueva información y almacena recuerdos mediante la construcción de conexiones entre neuronas, llamadas sinapsis. La forma en que las neuronas hacen esto, alcanzando dendritas en forma de brazos para comunicarse con otras neuronas, requiere un conjunto de genes, moléculas de señalización, andamiaje celular y maquinaria de construcción de proteínas.
Un nuevo estudio realizado por científicos de Scripps Research y el Instituto Max Planck de Florida para Neurociencias encuentra un papel central para una molécula de señalización, un ARN largo no codificante que los científicos llamaron ADEPTR.
Utilizando una variedad de tecnologías, incluida la microscopía confocal y de dos fotones, siguen los movimientos de ADEPTR, observando cómo se forma, viaja, se acumula en la sinapsis y activa otras proteínas tras la estimulación de una neurona.
Su viaje a los confines de una célula cerebral es posible gracias a un vector celular que avanza de puntillas a lo largo del andamio de microtúbulos de una dendrita. Llamada quinesina motora, deposita ADEPTR cerca de la unión de la sinapsis, donde activa otras proteínas.
El equipo también descubrió que si se silencia ADEPTR, no se forman nuevas sinapsis durante la estimulación.
El estudio, «El direccionamiento sináptico regulado por la actividad de ADEPTR lncRNA media la plasticidad estructural al localizar Sptn1 y AnkB en dendritas», se publicó en línea el 16 de abril en la revista. Avances en la ciencia.
Los ARN largos no codificantes a menudo se han descrito como «materia oscura genómica», porque su papel en las células aún no se ha caracterizado completamente, especialmente en las neuronas, dice el autor principal del estudio, el neurocientífico de Scripps Research, Sathyanarayanan Puthanveettil, PhD. El equipo de Puthanveettil está descubriendo que desempeñan un papel de señalización en la plasticidad neuronal, la forma en que las neuronas se adaptan y cambian con la experiencia.
«Aquí informamos de la orientación dendrítica dependiente de la actividad de un ARN largo no codificante recién transcrito para modular la función de sinapsis y describir sus mecanismos subyacentes», dice Puthanveettil. «Estos estudios aportan nuevos conocimientos sobre las funciones de los ARN largos no codificantes en la sinapsis».
El primer autor es Eddie Grinman, estudiante de posgrado en el laboratorio de Puthanveettil.
Un ARN largo no codificante es un tipo de ARN que excede los 200 nucleótidos y no se traduce en proteínas. Hay miles de estos ARN largos no codificantes en nuestras células, pero su función aún no se conoce en la mayoría de los casos. Lo que se sabe es que suelen permanecer dentro del núcleo celular. Algunos regulan la transcripción de genes.
«Fue asombroso ver ARN largo, no codificante, moviéndose desde el núcleo a la sinapsis con tanta rapidez y fuerza», dice Grinman.
El hipocampo es la parte del cerebro donde residen el aprendizaje, la memoria y las emociones. Trabajando en las neuronas del hipocampo de los ratones, el equipo estimuló las neuronas con activadores farmacológicos de la señalización relacionada con el aprendizaje. Descubrieron mediante técnicas de imágenes moleculares y de alta resolución que el ARN ADEPTR largo no codificante se expresaba y transportaba rápidamente a los brazos externos de la célula. Allí, las moléculas de ADEPTR interactúan con proteínas que juegan un papel en la organización estructural de las sinapsis, proteínas llamadas espectrina 1 y anquirina B.
Descubrieron que ADEPTR se regulaba negativamente cuando se exponía a un neurotransmisor inhibidor, GABA.
«Estos hallazgos añaden otra capa de complejidad a la modulación y plasticidad de la sinapsis», dice Puthanveettil. «Los ARN no codificantes localizados sinápticamente largos son reguladores importantes de la función neuronal adaptativa».
En el futuro, el equipo tiene la intención de continuar caracterizando cómo la estimulación afecta la plasticidad neuronal. Además, los autores esperan aprender más sobre el papel de ADEPTR in vivo.
«Sería interesante saber qué papel juega ADEPTR en la formación de nuevos recuerdos en los organismos vivos», dice Grinman.
El trabajo está revelando uno de los procesos más fundamentales de aprendizaje y memoria, adaptándose a la información y las circunstancias cambiantes.
«La plasticidad neuronal es lo que nos permite aprender, responder a estímulos y depositar recuerdos a largo plazo», dice Puthanveettil. «Todavía hay mucho que aprender sobre la magnífica complejidad de este proceso biológico fundamental».