cérebro Descoberta de uma proteína que ajuda o cérebro a formar memórias duradouras no tempo

Uma equipe de cientistas conseguiu descobrir uma proteína chamada de um amigo da memória. Segundo os pesquisadores, ajudaria o cérebro a formar memórias de longa duração, depois de viver em uma experiência particular. É chamado Npas4 e tem sido identificada em camundongos por pesquisadores do Massachusetts Institute of Technology (MIT) em Boston, descrevendo-o em um artigo na Ciência .Yingxi Lin, membro do Instituto McGovern para Pesquisa do Cérebro e do Frederick e Carole Middleton Carreira Professor Assistente de Desenvolvimento do Cérebro e Ciências Cognitivas.Foto cedida por Kent Dayton 

O Npas4 proteína desempenha um papel fundamental em uma região particular do cérebro , a área "CA3" hipocampo, onde memória está localizado o chamado "contextual". Isto é feito de memórias de longo prazo que nascem da experiência apenas vivida, assim como aqueles que ajudam a um rato de laboratório para lembrar de como escapar de um labirinto depois de ter encontrado a rota de fuga.Quando você experimenta um novo evento, o seu cérebro codifica uma memória dela, alterando as conexões entre os neurônios. Isto requer ligar muitos genes naqueles neurônios. Agora, neurocientistas do MIT identificaram o que pode ser um gene mestre que controla esse processo complexo. A descoberta, descrita na edição de 23 de dezembro de Ciência , não apenas revelar algumas das bases moleculares da formação da memória - eles também podem ajudar a identificar os neurocientistas localização exata de memórias no cérebro. A equipe de pesquisa, liderada por Yingxi Lin, membro do Instituto McGovern para Pesquisa do Cérebro do MIT, focada no gene Npas4, que estudos anteriores têm mostrado é ligado imediatamente após novas experiências. O gene é particularmente ativa no hipocampo, uma estrutura cerebral conhecida por ser essencial na formação memórias de longo prazo. Lin e seus colegas descobriram que Npas4 transforma em uma série de outros genes que modificam a fiação interna do cérebro, ajustando a força das sinapses, ou conexões entre os neurônios. "Este é um gene que pode se conectar a partir da experiência para a mudança eventual do circuito", diz Lin, o Frederico e Carole Middleton Carreira Professor Assistente de Desenvolvimento de Cérebro e Ciências Cognitivas. Para investigar os mecanismos genéticos de formação da memória, os pesquisadores estudaram um tipo de aprendizagem conhecido como condicionamento de medo contextual: Ratos receber um leve choque elétrico quando eles entram em uma câmara específica. Dentro de minutos, os ratos aprendem a temer a câmara, e na próxima vez que entrar, eles congelam. Os pesquisadores mostraram que Npas4 é ligado muito cedo durante esse condicionamento. "Isso define Npas4 para além de muitos outros genes regulados por atividade", diz Lin. "Muitos deles são ubiquitously induzida por todos esses diferentes tipos de estímulos, não são realmente aprendizagem específicas." Além disso, Npas4 ativação ocorre principalmente na região CA3 do hipocampo, que já é conhecido por ser necessária para o aprendizado rápido. "Pensamos em Npas4 como o gatilho inicial que vem e, em seguida, por sua vez, no lugar certo no cérebro, que ativa todos esses outros alvos a jusante. Eventualmente eles vão modificar as sinapses de uma forma que é provável mudança inibição sináptica ou algum outro processo que estamos tentando descobrir ", diz Kartik Ramamoorthi, um estudante de pós-graduação no laboratório de Lin e autor principal do artigo. regulação genética Então agora, os pesquisadores identificaram apenas alguns dos genes regulados por Npas4, mas eles suspeitam que possa haver centenas mais. Npas4 é um fator de transcrição, ou seja, ele controla a cópia de outros genes em RNA mensageiro - o material genético que transporta proteínas de construção de instruções do núcleo para o resto da célula. Os experimentos do MIT mostrou que Npas4 se liga aos sítios de ativação de genes específicos e dirige uma enzima chamada RNA polimerase II para começar a copiá-los."Npas4 está fornecendo o sinal instrutiva", Ramamoorthi diz. "Ele está dizendo a polimerase para pousar em determinados genes, e sem ele, a polimerase não sabe para onde ir. É só flutuando no núcleo. " Quando os pesquisadores nocauteado o gene para Npas4, eles descobriram que os ratos não se lembrava de seu condicionamento de medo. Eles também descobriram que esse efeito poderia ser produzido batendo para fora o gene apenas na região CA3 do hipocampo. Batendo para fora em outras partes do hipocampo, no entanto, não teve efeito. Embora eles se concentraram em condicionamento de medo contextual, os pesquisadores acreditam que Npas4 também irá revelar fundamental para outros tipos de aprendizagem. Gleb Shumyatsky, professor assistente de genética na Rutgers University, diz que um importante passo seguinte é identificar mais genes controlados por Npas4, que deve revelar mais de seu papel na formação da memória. "É definitivamente um dos grandes jogadores", diz Shumyatsky, que não estava envolvido na pesquisa. "Futuros experimentos irá mostrar como um jogador importante que é." A equipe do MIT também pretende investigar se os mesmos neurônios que se ligam Npas4 quando as memórias são formadas também ligá-lo quando as memórias são recuperadas. Isso poderia ajudá-los a identificar os neurônios exatos que estão armazenando memórias particular. "Nós estamos caçando para a memória, e nós pensamos que podemos usar Npas4 para marcar onde está", diz Ramamoorthi. "Isso é porque é ligado especificamente e agora podemos rotular as células e talvez peixe fora onde no cérebro a memória está sentada."

Através de uma série de experimentos com roedores geneticamente modificados , os pesquisadores descobriram que Npas4 é o primeiro interruptor que liga muitos genes no DNA-down, em primeiro lugar a expressão dos genes de jejuar "(IEGs Imediata Genes Precoce) que são necessários para esta forma particular de aprendizagem. Para provar isso, foi o suficiente para desligar o interruptor Npas4 roedores artificial falta desta proteína são realmente esquecidos, mas também foram capazes de recuperar sua memória contextual Retornando após o interruptor.