Desvendando os mecanismos genéticos por trás das memórias duradouras no cérebro

•  Os pesquisadores lançaram uma nova luz sobre a base molecular e genética da formação da memória de longo prazo no cérebro. Um novo estudo revela que uma única estimulação nas sinapses dos neurônios do hipocampo desencadeou vários ciclos em que o gene Arc, que codifica a memória, produziu moléculas de mRNA que foram então traduzidas em proteínas Arc que fortalecem as sinapses. A partir das descobertas, os pesquisadores determinaram um novo ciclo de feedback que ajuda a explicar como o mRNA e as proteínas de vida curta criam memórias de longo prazo no cérebro.

Fonte: Faculdade de Medicina Albert Einstein

Ajudar sua mãe a fazer panquecas quando você tinha três anos… andar de bicicleta sem rodinhas… seu primeiro beijo romântico: como retemos lembranças vívidas de acontecimentos do passado?

Conforme descrito em um artigo publicado online em 25 de abril na  revista Neuron , pesquisadores do Albert Einstein College of Medicine encontraram a explicação.

“A capacidade de aprender novas informações e armazená-las por longos períodos é uma das características mais notáveis ​​do cérebro”, disse Robert H. Singer, Ph.D., co-autor correspondente do artigo.

“Fizemos uma descoberta surpreendente em camundongos sobre a base molecular para fazer essas memórias de longo prazo.” O Dr. Singer é professor de biologia celular e do Departamento de Neurociência Dominick P. Purpura, presidente emérito de anatomia e biologia estrutural e diretor do Programa de Biologia de RNA do Einstein.

Alguns aspectos da base celular da memória já eram conhecidos. Eles são feitos por neurônios (células nervosas) e armazenados em uma região do cérebro chamada hipocampo. Eles se formam quando a estimulação neural repetida fortalece as sinapses – as conexões entre as células nervosas.

As proteínas são necessárias para estabilizar as conexões sinápticas duradouras necessárias para as memórias de longo prazo. Os projetos dessas proteínas são moléculas de RNA mensageiro (mRNA) que, por sua vez, são transcritas (copiadas) de genes associados à memória.

“O paradoxo é que leva muito tempo – várias horas – para formar uma memória duradoura, mas os mRNAs e as proteínas associadas à produção de proteínas desaparecem em menos de uma hora”, disse Sulagna Das, Ph.D., primeiro e co- autor correspondente do artigo e professor assistente de pesquisa de biologia celular no Einstein. “Como poderia ser?”

Para responder a essa pergunta, a equipe de pesquisa desenvolveu um modelo de camundongo no qual marcou fluorescentemente todas as moléculas de mRNA que fluem de  Arc , um gene extremamente importante para converter nossas atividades e outras experiências em memórias de longo prazo.

Os pesquisadores estimularam sinapses em neurônios do hipocampo do camundongo e, em seguida, usando técnicas de imagem de alta resolução que desenvolveram, observaram os resultados em células nervosas individuais em tempo real.

Para sua surpresa, eles observaram que um único estímulo para o neurônio desencadeou vários ciclos nos quais o gene Arc , que codifica a memória,   produziu moléculas de mRNA que foram então traduzidas em proteínas Arc que fortalecem as sinapses.

“Vimos que algumas das moléculas de proteína produzidas a partir desse estímulo sináptico inicial voltam para  Arc  e o reativam, iniciando outro ciclo de formação de mRNA e produção de proteínas seguido por vários outros”, disse o Dr. Singer.

“A cada ciclo, vimos mais e mais proteínas se acumulando para formar ‘pontos quentes’ na sinapse, onde as memórias são cimentadas. Nós descobrimos um loop de feedback anteriormente desconhecido que explicava como mRNAs e proteínas de curta duração podem criar memórias de longa duração”, disse o Dr. Das.

Considere o que está envolvido na memorização de um poema, sugeriu o Dr. Singer: “Para criar uma memória duradoura, é necessário ler o poema repetidamente e cada leitura pode ser considerada um estímulo intermitente que adiciona proteína de construção de memória à sinapse”.

Dr. Das observou que a expressão defeituosa do  gene Arc  tem sido implicada em dificuldades de memória em humanos e está ligada a distúrbios neurológicos, incluindo transtorno do espectro do autismo e doença de Alzheimer. “O que aprendemos sobre  a resposta do Arc à estimulação das células nervosas pode fornecer informações sobre as causas desses problemas de saúde”, observou ela.

O artigo é intitulado “A manutenção de uma proteína de vida curta necessária para a memória de longo prazo envolve ciclos de transcrição e tradução local”. Outros autores do Einstein incluem Pablo Lituma, Ph.D., e Pablo Castillo, MD, Ph.D., do Departamento de Neurociências Dominick P. Purpura.

Sobre esta notícia de pesquisa de memória

Autor: Elaine Iandoli
Fonte: Faculdade de Medicina Albert Einstein
Contato: Elaine Iandoli – Faculdade de Medicina Albert Einstein
Imagem: A imagem é de domínio público

Pesquisa Original: Acesso fechado.
“ A manutenção de uma proteína de vida curta necessária para a memória de longo prazo envolve ciclos de transcrição e tradução local ” por Robert H. Singer et al. neurônio