Irradiação e genes cerebrais 06.10.2015

Quando as pessoas falam sobre os processos moleculares que garantem o registro de informações no cérebro, geralmente querem dizer que a atividade de certos genes é potencializada nas células nervosas. Sabe-se que durante a formação da memória, novas conexões são estabelecidas entre os neurônios, surgem novas sinapses, devido às quais são formadas cadeias neurais adicionais - a base material da memória. Para que uma sinapse apareça, é necessário que apareçam proteínas especiais, então a conclusão sugere que os genes também devem trabalhar mais ativamente - isso é confirmado por vários experimentos.

No entanto, também pode ser o contrário: pesquisadores da Universidade Nacional de Seul descobriram que no hipocampo do rato, um dos principais centros de memória do cérebro, a atividade genética desaparece quando a memória é escrita. Os neurocientistas desenvolveram nos animais o hábito de ter medo de certos ambientes: quando um camundongo estava em uma gaiola especial, ficava chocado; então, quando ela voltou a entrar nessa gaiola, o medo "ligou" sozinho, sem nenhum estímulo - ou seja, os mecanismos de memorização e aprendizado funcionaram.

Para descobrir o que estava acontecendo na cozinha molecular do cérebro, os animais foram analisados ​​quanto ao conjunto e quantidade de RNA nas células do hipocampo, e não apenas o RNA, mas precisamente aqueles que estavam envolvidos na produção de proteínas, nas quais as máquinas de síntese de proteínas , ribossomos, sat. E as moléculas foram analisadas não depois que o rato se lembrou do que ter medo, mas depois de 5, 10, 30 minutos e quatro horas após as "sessões de medo" - esse experimento possibilitou ver a dinâmica das mudanças moleculares.

A atividade gênica pode ser avaliada por dois processos, transcrição e tradução. No primeiro estágio, no estágio da transcrição, uma cópia de RNA é removida do DNA, respectivamente, mais RNA é sintetizado em genes ativos e menos em genes inativos. Na segunda etapa, a da tradução, as moléculas de proteína são sintetizadas no RNA: mais proteína é sintetizada nos RNAs ativos, menos nos inativos (isto é, aqui, estritamente falando, queremos dizer atividade de RNA). Os cientistas foram capazes de "capturar" 104 genes, cuja atividade em diferentes momentos variou bastante no nível de transcrição ou tradução. Durante os primeiros 10 minutos, a síntese de novos RNAs nos genes permaneceu a mesma, eles não se tornaram mais ou menos (ou seja, a intensidade da transcrição não mudou), o que não pode ser dito sobre tradução, ou seja, sobre a síntese de moléculas de proteína no RNA - aqui as mudanças ocorreram imediatamente. (O que não é surpreendente: a síntese de proteínas responde mais rapidamente do que a síntese de RNA às mudanças nas condições ambientais e nas necessidades das células.) Em geral, a transcrição alcançou a tradução 30 minutos após a sessão de treinamento.

A principal surpresa foi em que consistiam exatamente as mudanças: a atividade de muitos genes caiu. Já cinco minutos depois, a taxa de síntese de proteínas codificadas por mais da metade dos genes afetados pelas mudanças diminuiu. Após meia hora, 31 dos 42 tipos de RNA ficaram em silêncio, após quatro horas, a tradução parou em 48 de 55. A inibição foi estável, no sentido de que aqueles RNAs em que a síntese de proteínas parou após meia hora continuaram em silêncio. .

Os autores do trabalho observam que a atividade de mais da metade desses genes dependia de uma molécula chamada de receptor alfa de estrogênio ESR1: quanto menos ela era sintetizada, menos todas as outras eram. Se o nível de ESR1 fosse aumentado artificialmente, isso teria um efeito correspondente tanto na dinâmica de outras moléculas quanto na capacidade dos camundongos de lembrar do que deveriam ter medo. Efeito semelhante foi observado com o gene Nrsn1: se a síntese de proteínas no RNA do gene Nrsn1 fosse estimulada, os animais aprendiam pior. Ou seja, os pesquisadores não apenas encontraram algum efeito molecular estranho, mas também o correlacionaram com alterações cognitivas.

Por que é necessário desligar a síntese de um número bastante grande de proteínas para formar uma memória, até agora ninguém sabe, mas o fato em si é tão notável que, obviamente, os biólogos farão de tudo para descobrir as funções de esses genes o mais rápido possível. De acordo com uma versão, seu trabalho é impedir que o cérebro se lembre de absolutamente tudo, ou seja, eles desempenham o papel de um fusível que nos protege da sobrecarga de informações. E quando há necessidade de realmente lembrar de algo, esses genes precisam ser desligados.