El cerebro tiene la habilidad de proteger nuestros recuerdos más preciados, desde el primer beso hasta el nacimiento de un niño. En un nuevo estudio en células de ratones, los neurocientíficos de Columbia han mapeado parte de la maquinaria molecular que ayuda al cerebro a mantener este tipo de tiemporecuerdos temporales: al observar la actividad de las células nerviosas del cerebro, llamadas neuronas, que se extrajeron del centro de memoria del cerebro, los investigadores describieron cómo la proteína CPEB3 prepara las neuronas para almacenar recuerdos que resisten el paso del tiempo.
Estos hallazgos, publicados hoy en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , proporcionan una visión nunca antes vista de una de las funciones celulares más básicas y universales del cerebro. También sugieren nuevos objetivos contra las enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la pérdida de memoria, especialmente la enfermedad de Alzheimer.
"La memoria es lo que nos hace quienes somos. Permea nuestras vidas y es fundamental para nuestra propia existencia", dijo Eric Kandel, MD, coautor principal del estudio que es codirector del Instituto Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute de Columbia, un profesor universitario y un profesor de Kavli de Brain Science en Columbia. "Pero en esencia, la memoria es un proceso biológico, no muy diferente al latido del corazón. Con el estudio de hoy, hemos arrojado nueva luz sobre los fundamentos moleculares detrás de la capacidad de nuestro cerebro parahacer, guardar y recordar recuerdos a lo largo de nuestras vidas "
Todos los recuerdos, incluso los fugaces, se crean cuando pequeñas ramas, llamadas axones, que se extienden desde las neuronas, se conectan entre sí. Estos puntos de conexión, llamados sinapsis, son como apretones de manos: pueden ser fuertes o débiles. Cuando se debilitan, los recuerdos se desvanecen. Pero cuando se fortalecen, los recuerdos pueden resistir el paso del tiempo. El fortalecimiento de una sinapsis, informaron recientemente los investigadores, causa un cambio observable en la anatomía de las neuronas.
En 2015, el Dr. Kandel y su equipo identificaron una proteína en ratones, CPEB3, que juega un papel crítico en este cambio anatómico. Descubrieron que CPEB3 está presente en las sinapsis del cerebro cuando se forman recuerdos y se recuerda. Cuando los investigadores evitaronSi los ratones fabrican CPEB3, los animales podrían formar una nueva memoria pero no podrían mantenerla intacta.
"Sin CPEB3, las conexiones sinápticas colapsaron y la memoria se desvaneció", dijo Luana Fioriti, PhD, Jefa de Laboratorio en el Instituto Mario Negri de Investigación Farmacológica, Científica Asistente de Teletón en el Instituto Dulbecco Telethon en Milán, Italia y científico asociado adjunto en investigación sabática.en el laboratorio Kandel. El Dr. Fioriti es el coautor principal del artículo. "Descubrir la función precisa de CPEB3 dentro de las neuronas fue el impulso para el estudio de hoy".
Dentro del hipocampo, el centro de memoria del cerebro, el CPEB3 se produce a intervalos regulares dentro de los centros de las neuronas. En el estudio de hoy, el equipo de Columbia descubrió que una vez que se produce el CPEB3, se transfiere a los cuerpos P, cámaras de aislamiento que mantienen el CPEB3 inactivo yListo para usar.
"Los cuerpos P no tienen una barrera física, como una membrana, para contener CPEB3", dijo Lenzie Ford, PhD, científica investigadora postdoctoral en el laboratorio de Kandel y coautora del artículo. "En cambio, los cuerpos P son más densosque su entorno. Esta diferencia de densidades mantiene unidos los cuerpos P, creando una especie de campo de fuerza biofísico que mantiene el CPEB3 contenido dentro y lejos de las otras partes de la célula ".
Una vez cargados de CPEB3 inactivo, los investigadores encontraron que los cuerpos P abandonan el centro de una neurona y viajan por sus ramas hacia las sinapsis. Cuando un animal tiene una experiencia y comienza a formar un recuerdo, los cuerpos P se disuelven. CPEB3 se libera en sinapsispara ayudar a crear esa memoria. Con el tiempo, a medida que se libera más CPEB3, estas sinapsis se fortalecen. Esto altera la anatomía de las neuronas y, como resultado, estabiliza esa memoria.
"Nuestros resultados subrayan el papel central que juega la síntesis de proteínas en el mantenimiento de la memoria", dijo el Dr. Kandel, un investigador del Instituto Médico Howard Hughes cuyo trabajo pionero sobre la base molecular de la memoria le valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2000"Y si bien es probable que haya procesos adicionales involucrados que aún no hemos descubierto, este estudio, que incorporó herramientas bioquímicas, genéticas y de microscopía de última generación, revela un elegante mecanismo biológico de memoria con detalles inigualables".
Más allá de lo que esta investigación revela sobre la memoria, también proporciona información sobre las enfermedades neurodegenerativas caracterizadas por la pérdida de memoria. Debido a la importancia demostrada de CPEB3 en el almacenamiento de memoria, y porque una versión de CPEB3 también está presente en el cerebro humano, esta proteína representa una promesaárea de enfoque.
"La ciencia de cómo se forman y fortalecen las sinapsis con el tiempo es importante para descifrar cualquier trastorno en el que las sinapsis, y los recuerdos asociados con ellas, se degradan y mueren, como la enfermedad de Alzheimer", dijo el Dr. Fioriti.Si continuamos construyendo esta comprensión, algún día podríamos desarrollar métodos útiles para impulsar CPEB3 de una manera que evite la degradación sináptica, lo que ralentiza la pérdida de memoria ".
Otra área de enfoque, según el equipo de Columbia, se relaciona con la proteína SUMO, que el equipo también encontró que desempeñó un papel central en este proceso.
"Uno de nuestros hallazgos más intrigantes es que CPEB3 no se mueve a los cuerpos P por sí solo; otra proteína llamada SUMO lo guía allí", dijo el Dr. Ford. "Este proceso, llamado SUMOylation, representa otra vía prometedora para el futuroestudio de la memoria, tanto en salud como en enfermedad "
Esta investigación fue apoyada por el Howard Hughes Medical Institute y la Irene & Eric Simon Brain Research Foundation.
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Materiales proporcionado por El Instituto Zuckerman de la Universidad de Columbia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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