Los recuerdos se crean rompiendo el ADN y reparándolo, según un estudio en ratones

Por Max Kozlov & revista naturaleza

Cuando se forma una memoria a largo plazo, algunas células cerebrales experimentan una oleada de actividad eléctrica tan fuerte que rompe su ADN. Luego, se activa una respuesta inflamatoria que repara este daño y ayuda a consolidar la memoria, según muestra un estudio en ratones.

Los hallazgos, publicados el 27 de marzo en Naturaleza, son «extremadamente emocionantes», dice Li-Huei Tsai, neurobiólogo del Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge que no participó en el trabajo. Contribuyen a la idea de que formar recuerdos es un “negocio arriesgado”, dice. Normalmente, las roturas en ambas hebras de la molécula de ADN de doble hélice se asocian con enfermedades como el cáncer. Pero en este caso, el ciclo de daño y reparación del ADN ofrece una explicación de cómo se pueden formar y durar los recuerdos.

También sugiere una posibilidad tentadora: este ciclo podría ser defectuoso en personas con enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, causando una acumulación de errores en el ADN de una neurona, dice la coautora del estudio Jelena Radulovic, neurocientífica de la Facultad de Medicina Albert Einstein. En nueva york.

Sobre el apoyo al periodismo científico

Si está disfrutando este artículo, considere apoyar nuestro periodismo galardonado al suscribiéndose. Al comprar una suscripción, ayudas a garantizar el futuro de historias impactantes sobre los descubrimientos y las ideas que dan forma a nuestro mundo actual.

Respuesta inflamatoria

Esta no es la primera vez que el daño al ADN se asocia con la memoria. En 2021, Tsai y sus colegas demostraron que las roturas del ADN de doble cadena están muy extendidas en el cerebro y las vincularon con el aprendizaje.

Para comprender mejor el papel que desempeñan estas roturas del ADN en la formación de la memoria, Radulovic y sus colegas entrenaron ratones para que asociaran una pequeña descarga eléctrica con un nuevo entorno, de modo que cuando los animales volvieran a entrar en ese entorno, «recordaran» la experiencia. y mostrar signos de miedo, como congelarse en el lugar. Luego, los investigadores examinaron la actividad genética en las neuronas de un área del cerebro clave para la memoria: el hipocampo. Descubrieron que algunos genes responsables de la inflamación estaban activos en un conjunto de neuronas cuatro días después del entrenamiento. Tres semanas después del entrenamiento, los mismos genes estaban mucho menos activos.

El equipo identificó la causa de la inflamación: una proteína llamada TLR9, que desencadena una respuesta inmune a fragmentos de ADN que flotan en el interior de las células. Esta respuesta inflamatoria es similar a la que utilizan las células inmunitarias cuando se defienden contra el material genético de patógenos invasores, dice Radulovic. Sin embargo, en este caso, las células nerviosas no respondían a los invasores, sino a su propio ADN, encontraron los investigadores.

TLR9 fue más activo en un subconjunto de neuronas del hipocampo en las que las roturas del ADN resistieron la reparación. En estas células, la maquinaria de reparación del ADN se acumula en un orgánulo llamado centrosoma, que a menudo se asocia con la división y diferenciación celular. Sin embargo, las neuronas maduras no se dividen, afirma Radulovic, por lo que resulta sorprendente ver que los centrosomas participan en la reparación del ADN. Se pregunta si los recuerdos se forman a través de un mecanismo similar a cómo las células inmunes se sintonizan con las sustancias extrañas que encuentran. En otras palabras, durante los ciclos de daño y reparación, las neuronas podrían codificar información sobre el evento de formación de la memoria que desencadenó las roturas del ADN, dice.

Cuando los investigadores eliminaron el gen que codifica la proteína TLR9 de los ratones, los animales tuvieron problemas para recordar recuerdos a largo plazo sobre su entrenamiento: se congelaron con mucha menos frecuencia cuando se los colocó en el ambiente donde previamente habían recibido descargas eléctricas que los ratones que tenían el gen intacto. . Estos hallazgos sugieren que «estamos utilizando nuestro propio ADN como sistema de señalización» para «retener información durante mucho tiempo», dice Radulovic.

Apropiado en

Aún no está claro cómo encajan los hallazgos del equipo con otros descubrimientos sobre la formación de la memoria. Por ejemplo, los investigadores han demostrado que un subconjunto de neuronas del hipocampo conocido como engrama es clave para la formación de la memoria. Estas células pueden considerarse como un rastro físico de un único recuerdo y expresan ciertos genes después de un evento de aprendizaje. Pero el grupo de neuronas en el que Radulovic y sus colegas observaron la inflamación relacionada con la memoria son en su mayoría diferentes de las neuronas engramas, dicen los autores.

Tomás Ryan, neurocientífico de engramas del Trinity College Dublin, dice que el estudio proporciona «la mejor evidencia hasta el momento de que la reparación del ADN es importante para la memoria». Pero cuestiona si las neuronas codifican algo distinto del engrama; en cambio, dice, el daño y la reparación del ADN podrían ser una consecuencia de la creación del engrama. “La formación de un engrama es un evento de alto impacto; después tienes que hacer muchas tareas domésticas”, dice.

Tsai espera que investigaciones futuras aborden cómo se producen las roturas del ADN de doble cadena y si también ocurren en otras regiones del cerebro.

Clara Ortega de San Luis, neurocientífica que trabaja con Ryan en el Trinity College de Dublín, dice que estos resultados prestan una atención muy necesaria a los mecanismos de formación y persistencia de la memoria dentro de las células. «Sabemos mucho sobre la conectividad» entre neuronas «y la plasticidad neuronal, pero no tanto sobre lo que sucede dentro de las neuronas», dice.

Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 27 de marzo de 2024.