UN NUEVO CUERPO CITOSOLICO MODULA LA SINAPTOGENESIS

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Una neurona promedio establece un gran número de contactos sinápticos con otras neuronas (pudiendo ser del orden de miles), y debe poder diferenciar y responder cuando recibe señales de cada una de ellas. Hace ya varias décadas que se sabe que gracias a una restricción espacial de la síntesis de proteínas a las cercanías de la sinapsis se consiguen respuestas específicas. En otras palabras, una sinapsis que se activa por la acción neurotransmisores dispara la síntesis de proteínas en su cercanía, en tanto que las otras sinapsis de la misma neurona que no reciben estímulo no lo hacen. La síntesis de proteínas restringida a las sinapsis que son estimuladas permite el reforzamiento de este contacto sináptico específicamente, y el resultado final es el establecimiento de un circuito neuronal que involucra múltiples neuronas, de esta manera permitiendo la memoria y el aprendizaje.
Cómo se controla que la síntesis de proteínas quede restringida a las cercanías de las sinapsis que reciben el estímulo de neurotransmisores es poco conocido y nuestro equipo de investigación en el Instituto Leloir (Laboratorio de Biología Celular del ARN, director G.L. Boccaccio) ha descubierto un nuevo mecanismo celular que resuelve parcialmente el enigma.
Trabajando con neuronas del hipocampo (una zona del cerebro importante en fenómenos de memoria), obtenidas de roedores y mantenidas in vitro en condiciones muy controladas, descubrimos que una proteína denominada Smaug es capaz de controlar la síntesis de proteínas en las sinapsis estimuladas por neurotransmisores involucrados en procesos de aprendizaje. En este trabajo se describe que Smaug forma nuevos cuerpos celulares que contienen RNAs mensajeros –que son las moléculas intermediarias entre los genes y las proteínas-. Cuando una neurona recibe un estímulo específico, los cuerpos de Smaug en donde se almacenan los RNAs mensajeros se disuelven, liberándolos y permitiendo que el aparato encargado de leer el mensaje encriptado en su secuencia, es decir el aparato traduccional, convierta esta información en proteínas. Estas proteínas son luego incorporadas a las sinapsis, cambiando su composición y función y de esta manera haciéndola mas robusta, o de respuesta mas fuerte frente a los neurotransmisores que son liberados desde la neurona que la contacta. Esto hace que este circuito neuronal específico se refuerce.
Las reacciones de las neuronas dentro de un circuito son en general muy rápidas y tal como se esperaba, la reacción de los cuerpos de Smaug al estímulo de neurotransmisores es prácticamente inmediata. De esta manera, muy rápidamente después del estímulo recibido, la sinapsis comienza a modificarse gracias a las proteínas que son sintetizadas localmente a partir de los ARN mensajeros hasta el momento mantenidos silenciados en los cuerpos de Smaug. Estos hallazgos nos acercan a los mecanismos celulares y molecualres de la formación de la memoria y el aprendizaje, y a la vez abren nuevas preguntas. Entre otros interrogantes que será necesario investigar a futuro, queda por entender cómo se seleccionan – de entre los miles de ARN mensajeros que se sintetizan a partir del ADN- los ARNs que deben ser empaquetados en los cuerpos de Smaug. Esto es importante pues es lo que decide la especificidad de la respuesta frente a neurotransmisores específicos. Qué señales en las moléculas de ARN mensajeros son interpretadas por Smaug para asociarse a ellos y capturarlos es los cuerpos de silenciamiento? cuáles ARN mensajeros, codificantes de distintos componentes sinápticos, son controlados en los cuerpos de silenciamiento de Smaug? Existen otros cuerpos de silenciamiento en donde otros reguladores de ARN, ditintos a Smaug, controlan otra batería de ARN mensajeros? Cómo se ensamblan y como llegan hasta la sinapsis estos cuerpos o “paquetes” de ARN mensajeros, los cuales deben ser transportados desde el núcleo de la neurona, ubicado a una gran distancia de la sinapsis?. También será importante comprender si disfunciones de los cuerpos de silenciamiento de Smaug están asociados a disfunciones neuronales, enfermedades neurodegenerativas, trastornos cognitivos o defectos de aprendizaje. Para estas próximas etapas, será necesario emplear modelos animales aptos para estudios de aprendizaje y memoria, los cuales pueden variar desde organismos relativamente sencillos, siendo la mosca Drosophila muy empleada para este tipo de estudios, hasta anfibios y roedores.

Bibliografía del artículo
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