Arc Protein ayuda a traducir el aprendizaje en memoria

Al profundizar en el funcionamiento interno de las sinapsis, las uniones entre las células cerebrales, los científicos han mapeado cómo una proteína llamada Arc ayuda a regular su actividad para traducir el aprendizaje en memoria a largo plazo.
Steve Finkbeiner, profesor de neurología y fisiología en la Universidad de California en San Francisco (UCSF), y sus colegas, creen que su descubrimiento también ofrece una comprensión más profunda de lo que ocurre a nivel molecular cuando se interrumpe esta actividad, con implicaciones para el Alzheimer y otros trastornos neurológicos.
Escriben sobre sus hallazgos en un documento publicado en línea en Neurociencia de la naturaleza en el fin de semana.
Finkbeiner, quien dirigió la investigación en Gladstone Institutes, un centro de investigación de enfermedades neurológicas afiliado a UCSF, dice en un comunicado:
"Los científicos sabían que Arc estaba involucrado en la memoria a largo plazo, porque los ratones que carecían de la proteína Arc podían aprender nuevas tareas, pero no las recordaban al día siguiente".

Sinapsis

Las sinapsis son uniones altamente especializadas que procesan y retransmiten señales entre neuronas o células cerebrales.
Aunque las sinapsis formadas durante nuestro desarrollo cerebral temprano forman la mayoría de las que tendremos, se pueden formar, romper y fortalecer a lo largo del resto de nuestras vidas. Cuanto más activa es una sinapsis, más fuerte se vuelve: esto es esencial para crear nuevos recuerdos.
Pero si las sinapsis se vuelven demasiado activas, pueden sobreestimular las neuronas, lo que provoca convulsiones epilépticas, por lo que de alguna manera, el cerebro mantiene la actividad sinapsis bajo control para evitar que esto suceda.

Escalamiento homeostático para las sinapsis que se vuelven hiperactivas

Una forma en que el cerebro evita que las sinapsis se exciten demasiado es un proceso recientemente descubierto llamado "escalado homeostático". Los neurocientíficos que descubrieron este proceso encontraron que logra un equilibrio entre el fortalecimiento de la sinapsis y el mantenimiento de la excitación de la sinapsis bajo control.
Pero exactamente cómo las neuronas logran este equilibrio era algo así como un misterio: aunque los investigadores sospechaban que tenía algo que ver con la proteína Arc.
"Debido a que las observaciones iniciales mostraron que Arc se acumulaba en las sinapsis durante el aprendizaje, los investigadores pensaron que la presencia de Arc en estas sinapsis estaba impulsando la formación de recuerdos duraderos", dice Finkbeiner, aunque él y su equipo tenían otras ideas.

Estudios de laboratorio revelan tres regiones Controlan el comportamiento de Arc

Entonces se propusieron estudiar el comportamiento de Arc en el laboratorio: primero en animales y luego en cultura.
Se sorprendieron al descubrir que mientras Arc se acumula en las sinapsis cuando las neuronas individuales son estimuladas durante el aprendizaje, poco después, la mayor parte de la proteína ingresa al núcleo.
La autora principal, Erica Korb, dice que cuando observaron más de cerca, vieron cómo tres regiones de la proteína controlaban su actividad. Una región exporta la proteína desde el núcleo, otra la transporta al núcleo y la tercera la mantiene allí.
"La presencia de este sistema complejo y estrictamente regulado es una fuerte evidencia de que este proceso es biológicamente importante", agrega.

Arc como maestro regulador de escala homeostática

El equipo cree que sus experimentos muestran Arc es un maestro regulador de escala homeostática.
Los genes deben activarse y desactivarse en los momentos precisos para producir las proteínas que las neuronas usan para formar recuerdos.
El equipo descubrió que Arc controla esta actividad, que es necesaria para la escamación homeostática, desde el interior del núcleo de la neurona.
El proceso fortalece las sinapsis, permitiendo la formación de memoria a largo plazo, sin dejar que se exciten demasiado.

Los hallazgos podrían ser importantes para varias enfermedades neurológicas

Finkbeiner dice que su descubrimiento podría ser importante para una serie de enfermedades neurológicas. No solo porque aclara el papel de Arc en la formación de la memoria a largo plazo, sino también porque ofrece "una nueva visión del proceso de escalado homeostático en sí mismo, interrupciones en las que ya se han implicado en toda una serie de enfermedades neurológicas".
Por ejemplo, en la enfermedad de Alzheimer, los científicos han descubierto que el hipocampo, el centro de memoria del cerebro, tiene niveles de arco mucho más bajos de lo normal.
"Es posible que las interrupciones en el proceso de escalado homeostático puedan contribuir a los déficits de aprendizaje y memoria que se observan en el Alzheimer". sugiere Finkbeiner.
La interrupción de la producción y el transporte del arco también podría ser un factor en el autismo. Una causa común de autismo y retraso mental es el trastorno genético Fragile X, que tiene un impacto directo en cómo las neuronas producen Arc.
Korb dice que esperan que las investigaciones adicionales de Arc y su efecto sobre la salud y la enfermedad ofrecerán una comprensión aún más profunda de estos y otros trastornos neurológicos, además de sentar las bases para nuevos tratamientos.
Los fondos del Instituto Nacional de Enfermedades Neurológicas y Accidentes Cerebrovasculares, el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento y la Fundación Keck, más una Beca Ruth L. Kirschstein, ayudaron a financiar el estudio.
En otro estudio publicado recientemente, los investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles sugieren que los hábitos saludables están relacionados con la pérdida de memoria reducida.
Mientras que en otra intrigante investigación, los científicos descubrieron que apretar la mano derecha puede ayudar a crear un recuerdo más fuerte de un evento o acción, y apretar la mano izquierda puede ayudarlo a recordar la memoria más tarde.
Escrito por Catharine Paddock PhD