Saúde

Desvendando a logística celular oculta de armazenamento de memória em neurônios
Neste estudo, os autores descobriram que o RNA associado aos ribossomos no citosol variava dependendo se os animais dormiam ou não, confirmando estudos transcriptômicos anteriores
Por Universidade de Michigan - 25/11/2021


Nesta representação, o fundo vermelho é o citosol, e os ribossomos estão em verde claro. Os tRNAs são bolhas azuis arroxeadas. Alguns tRNAs estão no citosol e outros estão ligados aos ribossomos verdes. Os mRNAs são representados em amarelo. A fina fita roxa que sai do outro lado dos ribossomos (e para o lúmen ER) é a proteína. As grandes linhas pretas grossas no canto esquerdo inferior representam a bicamada lipídica da membrana ER. Crédito: Sara Aton

Explorando os mecanismos envolvidos no armazenamento da memória dependente do sono, uma equipe de biólogos celulares da Universidade de Michigan (UM) descobriu que os RNAs associados a um compartimento celular pouco estudado nos neurônios do hipocampo variam muito entre ratos dormindo e ratos privados de sono após o aprendizado.

Sara Aton, Professora Associada do Departamento de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento, e James Delorme, um recente estudante graduado em neurociência da UM, levantaram a hipótese de que tanto um evento de aprendizagem quanto o sono subsequente (ou perda de sono) impactariam na tradução do mRNA. A maioria dos trabalhos anteriores sobre os efeitos do sono nos mRNAs focalizou os transcritos no citosol neuronal. No entanto, os drs. Aton e Delorme descobriram que, após o aprendizado, as principais mudanças nos RNAs estão, em vez disso, presentes - quase exclusivamente - nos ribossomos associados às membranas celulares neuronais. Esses resultados foram publicados nos Proceedings of the National Academy of Sciences, em 30 de novembro de 2021.

A equipe primeiro aplicou um método bioquímico comumente usado que homogeneiza e centrifuga o tecido do hipocampo, para separar o citosol (o componente aquoso do citoplasma da célula dentro do qual organelas e partículas menores estão suspensas) de outros componentes celulares que são geralmente considerados "detritos" ( retículo endoplasmático , aparelho de Golgi, membrana celular , etc.). Neste estudo, os autores descobriram que o RNA associado aos ribossomos no citosol variava dependendo se os animais dormiam ou não, confirmando estudos transcriptômicos anteriores. No entanto, os ribossomos citosólicos quase não mostraram alterações no RNA, dependendo do aprendizado anterior.

"Olhando para essas outras áreas da célula, agora temos a capacidade de gerar muitas novas hipóteses sobre o que acontece no nível molecular quando as memórias são consolidadas e quando a consolidação é interrompida devido à privação de sono",

Aton

“Se tivéssemos parado por aí, não teríamos encontrado nada que fosse novo ou perspicaz. Sentimos fortemente que tínhamos que repensar nossa metodologia”, explicou Aton. Como é sabido que o retículo endoplasmático é coberto por ribossomos, a máquina que converte RNAs em proteínas, Delorme e Aton decidiram sequenciar os RNAs nas outras partes da célula, os "detritos", fora do citosol. É na fração celular contendo membrana, menos estudada, que eles descobriram que muitas transcrições foram afetadas em função do aprendizado anterior. Essas transcrições modificadas também diferiram significativamente se os animais foram autorizados a dormir após o aprendizado - permitindo que uma nova memória fosse armazenada - ou se eles foram privados de sono. Esses resultados inesperados abrem a porta para muitas outras investigações.
 
"Olhando para essas outras áreas da célula, agora temos a capacidade de gerar muitas novas hipóteses sobre o que acontece no nível molecular quando as memórias são consolidadas e quando a consolidação é interrompida devido à privação de sono", disse Aton.

Por exemplo, nos animais que dormiram após o aprendizado, Aton e Delorme observaram um aumento na abundância de transcritos que codificam componentes da maquinaria de síntese de proteínas na fração de membrana dos neurônios do hipocampo. Uma hipótese seria testar se há de fato um aumento na produção de proteínas pelos ribossomos associados à membrana após o sono pós-aprendizado.

Além dos mRNAs, os autores também descobriram que o aprendizado levou a mudanças na associação de RNAs não codificantes longos com ribossomos ligados à membrana neuronal. Estes podem desempenhar um papel na regulamentação da tradução de outras transcrições, que devem ser investigadas. "As células desenvolveram mecanismos muito elegantes para ajustar o processo da transcrição à tradução, e longos RNAs não codificantes podem ser um deles nesta parte do cérebro", disse Aton.

Ela explicou ainda, comparando os neurônios a um grande armazém, com logística complexa que são necessários para responder rapidamente às necessidades de novas proteínas em processos celulares distantes, exigindo preparação e processos de adaptação de distribuição. “Os neurônios têm que entregar o 'pacote' dentro de um prazo razoável, quando necessário, não importa a distância do local. Os neurônios evoluíram para fazer isso e é uma grande questão biológica a ser investigada. É importante entender como essa biologia funciona porque - além de armazenar novas memórias - ela afeta a regeneração, a degeneração e as doenças neurológicas ", concluiu Aton.

Esta é a segunda publicação PNAS da pesquisa da equipe Delorme-Aton. Em seu primeiro artigo , a equipe descobriu, em camundongos privados de sono, um mecanismo de bloqueio inibitório que poderia interromper a atividade do hipocampo e a consolidação da memória. Em contraste, o sono pós-aprendizagem suprimiu a atividade dos interneurônios inibitórios, aumentou a atividade entre os neurônios do hipocampo circundantes e melhorou o armazenamento da memória.

 

.
.

Leia mais a seguir