El gen Arc, esencial para la formación y almacenamiento de la memoria en el cerebro, codifica para una proteína de origen viral y deriva de un evento ancestral ocurrido hace miles de años, concluye una reciente investigación de la Universidad de Utah.
Este gen codifica para una proteína llamada también Arc con un papel vital en la plasticidad sináptica, proceso biológico que permite al cerebro cambiar y adaptarse a la nueva información. La alteración de la proteína se ha relacionado con diversos trastornos neurológicos, como el Alzhéimer o la esquizofrenia. Además, ratones que carecen de Arc no son capaces de recordar cosas que aprendieron 24 horas antes.
¿Cuál es la función de esta proteína? Una de las funciones conocidas de la Arc es regular el transporte de receptores del glutamato y mantener sus niveles en la superficie de las neuronas en respuesta a la actividad neuronal. Sin embargo, en términos generales se desconoce cómo funciona exactamente la proteína y cuál es su origen. Científicos de los Institutos Gladstone de California (Estados Unidos) han descifrado que esta proteína interviene en la formación de recuerdos duraderos. El hallazgo se publica en la revista Nature Neuroscience. Estudios previos habían revelado que Arc estaba implicada en la memoria a largo plazo, dado que cuando a un ratón le faltaba la proteína era capaz de aprender nuevas tareas pero no las recordaba al día siguiente.
El nuevo trabajo, dirigido por el investigador Steve Finkbeiner, profesor de Neurología y Fisiología en la Universidad de California, ha profundizado en el funcionamiento interno de las sinapsis, es decir, las uniones altamente especializadas que procesan y transmiten información entre las neuronas. La mayoría de las sinapsis de nuestro cerebro no se crean durante el desarrollo temprano del cerebro, sino pueden formarse, romperse y fortalecerse a lo largo de nuestra vida. Las sinapsis que son más activas se hacen más fuertes, un proceso que es esencial para almacenar nuevos recuerdos.
En experimentos de laboratorio, primero en modelos animales y a continuación en placas de Petri, los científicos hicieron un seguimiento de los movimientos de la Arc y descubrieron que cuando las neuronas individuales son estimuladas durante el aprendizaje, Arc comienza a acumularse en las sinapsis, pero que inmediatamente después se traslada al núcleo de la neurona. «Una mirada más cercana reveló tres regiones dentro de la proteína Arc que dirigen sus movimientos: una exporta la Arc de un núcleo, otra lo transporta al núcleo y una tercera lo mantiene allí», explica Erica Korb, coautora del estudio. Que este sistema sea tan complejo y esté estrechamente regulado pone en evidencia que el proceso es biológicamente importante.
De hecho, los experimentos del equipo revelaron que la Arc actuó como un regulador maestro de todo el proceso de escalado homeostático, es decir, el mecanismo que permite a las neuronas individuales fortalecer las nuevas conexiones sinápticas que han permitido formar recuerdos al mismo tiempo que protege a las neuronas de demasiada excitación (que podría provocar ataques epilépticos). Durante la formación de la memoria, ciertos genes deben activarse y desactivarse en ocasiones muy específicas con el fin de generar las proteínas que ayudan a las neuronas a establecer nuevos recuerdos. Desde el interior del núcleo, los autores encontraron que es la Arc quien dirige este proceso y permite que el aprendizaje se traduzca en memoria a largo plazo.
Los científicos descubrieron recientemente que la Arc está agotada en el hipocampo o centro cerebral de la memoria en enfermos de alzhéimer. Disfunciones en la producción y el transporte de Arc también puede ser un elemento importante en el autismo.
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