En el pequeño espacio del cerebro donde se unen dos células nerviosas, las señales químicas y eléctricas se trasladan de un lado a otro, un sistema de mensajería que fluye y fluye en esos espacios sinápticos, a veces en formas en que los científicos creen que ayudan y estimulan el aprendizaje y la memoria. Pero porque la mayoríade las proteínas que se encuentran en esas sinapsis mueren y se renuevan tan rápidamente que los científicos han tenido dificultades para determinar cómo las sinapsis son lo suficientemente estables como para explicar el tipo de aprendizaje y memoria que dura toda la vida.
Ahora, los neurocientíficos de Johns Hopkins informan el éxito en el uso de estudios a gran escala de proteínas y análisis químicos de alta tecnología para descubrir 164 proteínas dentro de las sinapsis en ratones que duran más que las proteínas vecinas por semanas y meses. Estas proteínas estables, dicen, pueden ser partede la maquinaria molecular que gobierna la memoria y el aprendizaje a largo plazo, así como la pérdida de memoria, en todos los mamíferos, incluidos los humanos. Un resumen de sus experimentos se publica la semana del 2 de abril en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
"Sabíamos que la estructura general de las sinapsis tiende a ser muy estable y dura al menos un año en el cerebro de las ratas", dice Richard Huganir, Ph.D., profesor y director del Departamento de Neurociencia Solomon H. Snydery director del Instituto de Descubrimiento de Neurociencia Kavli en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
Su equipo también sabía de proteínas de larga duración como la cristalina, que forma el cristalino del ojo, y el colágeno, que se encuentra en el tejido conectivo. Las proteínas dentro de los poros nucleares, los túneles de transporte dentro y fuera del núcleo de una célula, y las histonas, una especie de "carrete" en el que se enrolla el ADN, también son muy estables.
"Entonces, razonamos, debe haber proteínas en esas sinapsis que también sean duraderas, y creemos que hemos encontrado muchas de ellas".
Para hacerlo, Huganir y sus colegas se centraron en un grupo de ocho ratones criados en el laboratorio y alimentados con comida que contenía un marcador molecular capaz de engrosar las proteínas de los animales.
El marcador era un compuesto orgánico llamado aminoácido, los componentes básicos de las proteínas. Pero estos aminoácidos contenían neutrones adicionales, lo que haría que la proteína fuera "más pesada" cuando se analizaba mediante un espectrómetro de masas, un dispositivo que mide la masa y la carga.de moléculas
Los ratones comieron la comida con aminoácidos "pesados" durante siete semanas. Durante este período, las proteínas de larga duración tendieron a incorporar el marcador pesado a un ritmo más lento que las proteínas de vida más corta.
Luego, los ratones recibieron otras siete semanas de alimentos que contenían aminoácidos "ligeros" que carecían del protón adicional. El recambio de proteínas de larga duración fue menos frecuente y, por lo tanto, se aferró al marcador pesado.
Luego, los científicos analizaron el tejido cerebral de dos de los ratones después de las primeras siete semanas y dos ratones más después de otras siete semanas. También colocaron a cuatro de los ratones en jaulas más grandes con tubos, cuentas y otros objetos para estimular su actividad cerebral yanalizó el tejido cerebral de dos de ellos después de cada período de siete semanas.
Usando un espectrómetro de masas, los científicos registraron la proporción de aminoácidos pesados a normales en 2,272 proteínas ubicadas dentro de las sinapsis. Las proteínas de larga vida retuvieron más de la mitad de los aminoácidos pesados durante el primer período de siete semanas.
La mayoría de las proteínas duraron un día o dos, dice Huganir. Pero los científicos encontraron 164 proteínas que duraron mucho más, hasta varias semanas o meses. Se estima que algunas durarán años.
Trabajando con Akhilesh Pandey, MD, Ph.D., en el Instituto Johns Hopkins McKusick / Nathans de Medicina Genética, el equipo de investigación aisló e identificó las proteínas de larga duración. Una de ellas pertenece a la vía de señalización RAS, yotros están vinculados con el andamiaje celular.
Huganir y su equipo continúan estudiando 50 de las proteínas más longevas del grupo, algunas de las cuales se estima que duran años. Como estas proteínas "viejas" pueden acumular daños con el tiempo, dice que su equipo tambiénestar buscando conexiones entre las proteínas y el deterioro cognitivo humano relacionado con la edad.
Los científicos Seok Heo, Graham H. Diering, Chan Hyun Na, Raja Sekhar Nirujogi y Julia L. Bachman también contribuyeron a la investigación.
La financiación de la investigación fue proporcionada por los Institutos Nacionales de Salud P50MH100024, R01NS036715 y S10OD021844, el Centro para el Descubrimiento de la Proteómica en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins y el Instituto Canadiense de Investigación en Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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