Cada vez que juegas un partido de baloncesto, te preparas una taza de café o enciendes un interruptor de luz, estás activando genes en tu cerebro. Estos mismos genes generalmente se desactivan cuando la actividad cesa, pero cuando eso no sucede.De lo contrario, pueden producirse consecuencias perjudiciales.
Un estudio en ratones de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis muestra cómo esos genes atascados en la posición "activada" pueden provocar un cableado cerebral defectuoso que afecta el aprendizaje y la memoria.
"Hemos demostrado en ratones que los genes no se apagan por sí mismos; hay un mecanismo activo para apagar los genes después de que se encienden", dijo Azad Bonni, MD, PhD, profesor de Neurociencia en Edison yjefe del Departamento de Neurociencia. "Si ese mecanismo se interrumpe en el cerebro, verá graves consecuencias para el aprendizaje y la memoria".
El estudio se publica el 15 de julio en ciencia .
Los genes en las células vivas se activan y desactivan constantemente en respuesta a señales tan diversas como la actividad física, las hormonas y las infecciones microbianas. Se han dedicado décadas de investigación a comprender cómo y por qué los genes se activan, pero cómo se desactivan los genes se ha recibido constantementemenos atencion.
Bonni, Yue Yang, PhD, Tomoko Yamada, PhD y sus colegas decidieron investigar cómo se apagan los genes en el cerebro. Al hacerlo, encontraron que la incapacidad para apagar dichos genes conduce a un cableado cerebral defectuoso.
Los investigadores estudiaron genes en el cerebelo de ratones, la parte del cerebro responsable de funciones motoras como caminar, que se encienden cuando los ratones están físicamente activos.
Descubrieron que una gran enzima está unida a los genes que se activan cuando los ratones se mueven, pero no a los genes que no se habían activado por el movimiento. La enzima, conocida como remodelación del nucleosoma y desacetilasa NuRDcomplejo, parece ser fundamental para desactivar los genes. Los ratones que carecen de la enzima no pueden desactivar los genes después de que cesa la actividad física.
La enzima, descubrieron los científicos, apaga los genes cambiando un tipo de proteína asociada al ADN por otro. Estas proteínas, llamadas histonas, sirven como carretes alrededor de los cuales se enrolla el hilo de ADN, en algunos lugares con firmeza y en otros lugaresAl cambiar un tipo de histona por otro, la enzima hace que el ADN se enrolle más apretadamente, bloqueando cualquier gen en esa sección del ADN.
"Activar y desactivar genes es una propiedad fundamental de la biología celular, y este es el primer mecanismo epigenético que explica cómo se desactivan los genes después de que se activan", dijo Bonni. "Creo que encontraremos que estomecanismo apaga genes en muchos contextos diferentes ".
La epigenética se refiere a factores aparte de la propia secuencia de ADN que afectan si los genes están activados o desactivados.
"Creemos que el complejo NuRD tiene el potencial de desactivar rápidamente miles de genes", dijo Yamada, coautor principal del estudio y profesor asistente de medicina en la Universidad de Tsukuba en Japón.
Durante el desarrollo, las neuronas forman muchas conexiones entre sí y luego podan todas menos las más importantes. Las neuronas en el cerebelo de ratones que carecen de la enzima no podan, dejando conexiones anormales en su lugar.
"Nos sorprendió descubrir que la falta de poda de conexiones provocó respuestas anormales de las neuronas al medio ambiente", dijo Yang, investigador postdoctoral y coautor principal del estudio. "Nuestro estudio revela la importancia de eliminar el exceso de conexionesformado en el desarrollo temprano. "
Tales conexiones no afectaron la capacidad de los ratones para caminar, pero sí afectaron su capacidad para aprender habilidades motoras en la edad adulta. En las personas, aprender una habilidad motora incluiría aprender a tocar el piano o andar en bicicleta.
Los ratones adultos que carecen de la enzima no pudieron aprender a caminar sobre una varilla giratoria que se aceleró gradualmente, una tarea que otros ratones podían hacer fácilmente.
"Caminan con normalidad, están coordinados, pero su aprendizaje está profundamente afectado", dijo Bonni. "Lo que es realmente sorprendente es que estos déficits no se deben a una falla en la activación de los genes, sino a una falla en desactivarlos.. "
Bonni y sus colegas están trabajando para descubrir el mecanismo por el cual los cambios en la actividad genética conducen a cambios en la actividad de las células cerebrales.
"Esta enzima está relacionada con otras enzimas que están mutadas en enfermedades del neurodesarrollo", dijo Bonni. "La capacidad de desactivar los genes resulta tener profundas consecuencias para el cableado y el aprendizaje del cerebro, y queremos averiguar cómo".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Original escrito por Tamara Bhandari. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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