Explorando os mecanismos envolvidos no armazenamento da memória dependente do sono, uma equipe de bia³logos celulares da Universidade de Michigan (UM) descobriu que os RNAs associados a um compartimento celular pouco estudado nos neura´nios 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 Neurociênciada UM, levantaram a hipa³tese 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 principaismudanças nos RNAs estão, em vez disso, presentes - quase exclusivamente - nos ribossomos associados a s 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 manãtodo bioqua­mico comumente usado que homogeneiza e centrifuga o tecido do hipocampo, para separar o citosol (o componente aquoso do citoplasma da canãlula dentro do qual organelas epartículas menores estãosuspensas) de outros componentes celulares que são geralmente considerados "detritos" ( reta­culo endoplasma¡tico , 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 transcripta´micos anteriores. No entanto, os ribossomos citosãolicos quase não mostraram alterações no RNA, dependendo do aprendizado anterior.

“Se tivanãssemos parado por aa­, não tera­amos encontrado nada que fosse novo ou perspicaz. Sentimos fortemente que ta­nhamos que repensar nossa metodologia”, explicou Aton. Como ésabido que o reta­culo endoplasma¡tico écoberto por ribossomos, a ma¡quina que converte RNAs em protea­nas, Delorme e Aton decidiram sequenciar os RNAs nas outras partes da canãlula, os "detritos", fora do citosol. a‰ 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 canãlula, agora temos a capacidade de gerar muitas novas hipa³teses sobre o que acontece nonívelmolecular quando as memórias são consolidadas e quando a consolidação éinterrompida devido a  privação de sono", disse Aton.

Por exemplo, nos animais que dormiram após o aprendizado, Aton e Delorme observaram um aumento na abunda¢ncia de transcritos que codificam componentes da maquinaria de sa­ntese de protea­nas na fração de membrana dos neura´nios do hipocampo. Uma hipa³tese seria testar se háde fato um aumento na produção de protea­nas pelos ribossomos associados a  membrana após o sono pa³s-aprendizado.

Além dos mRNAs, os autores também descobriram que o aprendizado levou amudanças na associação de RNAs não codificantes longos com ribossomos ligados a  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 a  tradução, e longos RNAs não codificantes podem ser um deles nesta parte do cérebro", disse Aton.

Ela explicou ainda, comparando os neura´nios a um grande armazanãm, com loga­stica complexa que são necessa¡rios para responder rapidamente a s necessidades de novas protea­nas em processos celulares distantes, exigindo preparação e processos de adaptação de distribuição. “Os neura´nios tem que entregar o 'pacote' dentro de um prazo razoa¡vel, quando necessa¡rio, não importa a distância do local. Os neura´nios evolua­ram para fazer isso e éuma grande questãobiológica a ser investigada. a‰ importante entender como essa biologia funciona porque - além de armazenar novas memórias - ela afeta a regeneração, a degeneração e as doenças neurolégicas ", concluiu Aton.

Esta éa 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 pa³s-aprendizagem suprimiu a atividade dos interneura´nios inibitórios, aumentou a atividade entre os neura´nios do hipocampo circundantes e melhorou o armazenamento da memória.