MADRID, 16 Mar. (EUROPA PRESS) -
Una investigación publicada este viernes en la revista 'Science Advances' arroja nueva luz sobre la maquinaria molecular que permite la forma, el crecimiento y el movimiento de las neuronas. Es la primera vez que los científicos revelan cómo el cerebro transporta el código genético dentro de sus células, un proceso que se considera crucial para la formación y almacenamiento de recuerdos a largo plazo.
Las neuronas son células complejas y especializadas con ramas largas. Para crecer, las neuronas construyen proteínas en ubicaciones específicas de una rama para que puedan formar nuevas protuberancias, controlar la dirección en la que se mueven y establecer conexiones con otras neuronas.
Este proceso es especialmente importante durante el desarrollo del cerebro, ya que ayuda a diferentes tipos de neuronas a encontrar su lugar en el tejido cerebral más amplio. El plan genético para construir miles de diferentes tipos de proteínas útiles viaja continuamente alrededor de las ramas de la célula en forma de ARNm, que es información genética copiada del ADN.
Cómo las neuronas, el tipo más largo de célula animal, llevan los planos genéticos correctos al lugar correcto en el momento correcto es una pregunta sin respuesta. Se pensó que son transportados por kinesinas, proteínas alargadas con dos pies que caminan un pie sobre otro hacia un destino objetivo, pero no hay evidencia directa que lo demuestre.
Cada célula viva tiene una red de autopistas autoensambladas para transportar grandes materiales moleculares de un lado a otro. Diferentes vehículos mueven ocupadamente miles de cargas diferentes, siendo las kinesinas el tipo más común.
Ahora, los científicos del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona han descubierto que un tipo de kinesina llamada KIF3A / B puede transportar ARNm, utilizando otra proteína llamada poliposis coli adenomatosa (APC) como un adaptador que une tanto la kinesina como el ARNm. carga.
Las proteínas transportan al menos dos tipos de ARNm que codifican para tubulina y actina, dos tipos de proteínas que las neuronas usan para construir su esqueleto celular. Esto es esencial para dar forma a la célula para que pueda formar nuevas conexiones con otras neuronas.
Los hallazgos son interesantes porque los ARNm desempeñan un papel clave en el almacenamiento y la formación de recuerdos. Estudios anteriores muestran que los ARNm que codifican la proteína beta-actina viajan continuamente a lo largo de las sinapsis, la unión entre dos neuronas.
Cuando las sinapsis reciben una señal repetidamente, el ARNm se usa para producir proteínas beta-actina, que son importantes para reforzar las sinapsis y fortalecer la unión entre dos neuronas. Estimular repetidamente una sinapsis refuerza continuamente la unión, que se cree que es la forma en que se forman los recuerdos.
"El neurocientífico español Santiago Ramón y Cajal propuso por primera vez que nuestros cerebros almacenen recuerdos fortaleciendo las sinapsis neuronales, cambiando la forma para que las células cerebrales se agarren firmemente entre sí y conduzcan señales de manera más eficiente", recuerda Sebastian Maurer, investigador del Centro de Regulación Genómica y líder autor del estudio.
"Más de un siglo después, estamos describiendo un mecanismo esencial que probablemente subyace a sus teorías, mostrando cuán adelantado estaba en su tiempo", destaca.
Los investigadores recrearon sintéticamente las autopistas celulares de autoensamblaje utilizando componentes puros en un tubo de ensayo, revelando la función de los bloques de construcción individuales y cómo trabajan juntos para transportar los ARNm.
Las proteínas purificadas sospechosas de ser importantes para el transporte de ARNm neuronal se marcaron con diferentes colorantes fluorescentes y se estudiaron con un microscopio altamente sensible que puede detectar el movimiento rápido de moléculas individuales.
Los investigadores encontraron que los ARNm y su adaptador APC activan el encendido de la kinesina, activando la proteína. Se descubrió que los ARNm transportados tenían una señal de localización especial que controla la eficiencia mediante la cual se cargan diferentes ARNm en la kinesina.
Incluso pequeñas alteraciones a esta señal afectaron el viaje del ARNm a su destino objetivo, mostrando los sofisticados mecanismos que desarrollan las células cerebrales para controlar la logística de miles de mensajes diferentes. Cuando no transportaban carga, los kinesins cambiaron al modo de ahorro de energía para ahorrar combustible hasta su próximo trabajo.
"Encontrar el vehículo exacto necesario para transportar ARNm es como buscar una aguja en un pajar, razón por la cual la mayoría de la gente pensaba que era imposible --añade Sebastian Mauer--. Pero lo hicimos, lo que no hubiera sido posible sin el CRG o la financiación pública del gobierno español para proyectos riesgosos".
"Continuaremos investigando los sistemas de transporte que conforman la compleja red logística de una neurona --anuncia--. Comprender la maquinaria molecular que subyace al desarrollo de las células cerebrales será clave para combatir los desafíos globales como la demencia y las enfermedades neurogenerativas".
