La novedad activa un ARN largo no codificante para el aprendizaje espacial en ratones

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Obtener elementos espaciales de un nuevo entorno es importante para las personas y los animales. Sin embargo, aún no se comprende bien cómo ocurre este proceso en el cerebro. Los ARN largos no codificantes (lncRNA) se expresan abundantemente en el cerebro; Aunque se estudian predominantemente sus funciones durante el desarrollo, cada vez hay más evidencia que apunta a su función en el cerebro adulto. Recientemente, un equipo del Instituto Weizmann de Ciencias mostró en un artículo publicado en Informes celulares eso Silc1un lncRNA, reguló el aprendizaje espacial en un entorno desconocido en ratones.¹ Desentrañar el funcionamiento interno de estos complejos sistemas podría ayudar a los científicos a comprender cómo se produce la pérdida de información aprendida en las enfermedades neurológicas.

Rotem Perryneurobiólogo del laboratorio de Ígor Ulitski, bióloga de ARN y coautora del artículo, combinó su trabajo de estudio del ARN no codificante en las neuronas con su interés en la neurogénesis. “Decidimos que intentaríamos ver si hay algún lncRNA que sea importante en la regeneración”, dijo.

El equipo demostró que la expresión de Silc1 influyó, influyó en la expresión de medias11 durante regeneración neuronal.² medias11 es un factor de transcripción predominantemente estudiado durante neurogénesis en el desarrollo embrionario.³ Para explorar más a fondo la función de este lncRNA, el equipo revisó los conjuntos de datos de RNA-seq disponibles públicamente y vio que Silc1 y medias11 se expresan altamente en el hipocampo. “Esto nos llevó a centrarnos en estudiar las funciones cerebrales relacionadas con el hipocampo”, dijo Ulitsky. Según Ulitsky, la formación de la memoria espacial es una función clave en esta región del cerebro.

El equipo alojó a los ratones en sus jaulas habituales y colocó a otro grupo de ratones en un entorno novedoso, donde utilizaron un laberinto de Barnes que consistía en una plataforma elevada circular con agujeros alrededor del perímetro, uno de los cuales se conectaba a un túnel de escape. ellos detectaron Silc1 y medias11 en los hipocampos de cerebros de ratones utilizando un método de hibridación in situ que etiquetaba el ARN con fluorescencia. “De esta manera, realmente podríamos ver dónde se expresa y los cambios en el entorno novedoso”, dijo Perry.

En comparación con los ratones en su hábitat habitual, los animales colocados en un nuevo entorno expresaron más medias11 y Silc1. Luego, los investigadores determinaron si Silc1 expresión condujo medias11 expresión eliminando Silc1. En ausencia de Silc1 en ratones adultos, estos medias11 objetivos cuando se colocaron en el nuevo entorno, y esto se tradujo en una producción reducida de proteína Sox11. “Nos sorprendió mucho ver que actúa como un gen temprano inmediato”, dijo Perry.

A continuación, los investigadores investigaron el papel de Silc1 y medias11 en el hipocampo. Dado que el aprendizaje espacial y el almacenamiento de la memoria a corto plazo ocurren en el hipocampo, el equipo estudió estos parámetros en condiciones normales o Silc1-ratones deficientes con el laberinto acuático de Morris y el laberinto de Barnes. En el laberinto acuático de Morris, los ratones nadaron en un recipiente de agua opaca para encontrar una plataforma sumergida utilizando señales visuales colocadas alrededor del tanque para dirigirse. Silc1-Los ratones deficientes tardaron más en aprender dónde estaban la plataforma y el túnel de escape en los respectivos laberintos en comparación con los ratones normales. Silc1 expresión. Sin embargo, Silc1-Los ratones deficientes y los ratones normales tuvieron un desempeño comparable al final de las sondas del laberinto, lo que indica que Silc1 La deficiencia no afecta la memoria a largo plazo.

“Es realmente genial que el largo ARN no codificante esté regulado por la novedad: que tengas un estímulo fisiológico que regula tan específicamente este largo ARN no codificante y que luego también puedas discriminar entre, por ejemplo, dos tipos de recuerdos a los que afecta: los espaciales. memoria, pero no memoria a largo plazo”, dijo Jeroen Pasterkampun neurocientífico traslacional del Centro Médico Universitario de Utrecht que no participó en el estudio.

Para identificar cómo Silc1 y medias11 Las expresiones influyen en el aprendizaje espacial, el grupo sobreexpresado. medias11 en ratones, realizó una secuenciación de ARN e identificó un subconjunto de genes activados por medias11. Muchos de estos también fueron regulados positivamente durante el desarrollo embrionario. En ausencia de Silc1estos objetivos de Sox11 no se expresan cuando los animales se introducen en un nuevo entorno.

En un análisis de seguimiento, el equipo realizó una secuenciación de ARN de un solo núcleo seguida de un análisis de ontología genética en tejidos del hipocampo de células normales y Silc1-ratones deficientes para explorar las funciones de medias11-genes regulados. Demostraron que muchos de estos genes correspondían a actividades como la transmisión sináptica, la guía de los axones y la localización dendrítica. Concluyeron que muchas de las vías que medias11 Los usos de la neurogénesis durante el desarrollo también se utilizan para el aprendizaje en el cerebro adulto, momento en el que su actividad a través de medias11 depende de Silc1.

“Vemos que un programa que normalmente se piensa que ocurre sólo a medida que el cerebro crece y se forma se reactiva durante la formación de la memoria”, dijo Ulitsky. “Pero, por otro lado, vemos que este largo ARN no codificante, que activa este programa, en realidad no se encuentra en absoluto en el embrión”.

Referencias

1. Perry RB-T, et al. Silc1 El ARN largo no codificante es un gen temprano inmediato que promueve la formación eficiente de la memoria.. Representante celular. 2023;42(10):113168
2. Perry RB-T, et al. Regulación de la neuroregeneración por ARN largo no codificante.. Célula Molec. 2018;72:553-567
3. Tsang SM, et al. Funciones reguladoras de SOX11 en el desarrollo, las células madre y el cáncer. Semin Cáncer Biol. 2020;67(1):3-11