O que acontece dentro dos neurônios quando memorizamos uma senha ou aprendemos o violoncelo? Parte do nosso entendimento básico sobre aprendizagem e memória vem do estudo das condições nas quais o desenvolvimento cognitivo é interrompido. Por exemplo, a FMRP, uma proteína cuja perda causa a síndrome do X frágil, deficiência intelectual e algumas formas de autismo, demonstrou desempenhar um papel fundamental nessas funções cerebrais, ajudando a regular as conexões sinápticas entre os neurônios.
Um novo estudo sugere agora que o papel desta proteína é mais sofisticado do que se sabia anteriormente. Observando os neurônios da memória na região do hipocampo do cérebro do rato, os cientistas da Rockefeller descobriram que o FMRP tem dois trabalhos diferentes. Dentro das extensões de um neurônio, ou dendritos, ele regula as proteínas necessárias para fortalecer as conexões com outros neurônios. Dentro do corpo da célula, no entanto, FMRP regula o estado geral da expressão gênica no neurônio.
“Através da microdissecação do tecido cerebral, conseguimos mostrar que essa proteína controla funções distintas em diferentes locais celulares”, diz Robert B. Darnell, professor da Robert e Harriet Heilbrunn da Rockefeller e investigador do HHMI, que liderou a pesquisa.
As descobertas, publicadas na revista eLife, podem dar novas pistas sobre os mecanismos subjacentes à aprendizagem e memória, disfunção intelectual e autismo.
Regulador mestre
A formação de cada memória, ou o desaparecimento de outra, requer uma mudança na força das sinapses entre os neurônios. À medida que a comunicação recebida chega a ele na forma de um sinal elétrico, um neurônio pode modificar a força sináptica, por exemplo, criando novos receptores ou removendo os antigos, uma atualização que exige que ele produza rapidamente uma enorme quantidade de novas proteínas.
Essa produção de proteína ocorre nos dendritos da célula, que são preenchidos com moléculas de RNA esperando para serem traduzidas em proteínas. O FMRP age como um interruptor, atrasando a tradução ligando-se às sequências de RNA e, em seguida, iniciando-a dissociando-se do RNA.
Mais de 900 RNAs são conhecidos por serem diretamente ligados e regulados pelo FMRP. Para entender melhor o papel da proteína no aprendizado e na memória, Darnell e seus colegas marcaram neurônios individuais de camundongos usando genética molecular e, em seguida, dissecaram sinapses e corpos celulares manualmente para separá-los. Em seguida, eles usaram o CLIP, uma técnica desenvolvida pelo laboratório para congelar os complexos proteína-RNA em seu lugar e analisar sua composição.
A fração dendrítica continha FMRP ligado a RNAs cujos produtos proteicos podem alterar a resposta sináptica.
Simultaneamente, dentro do corpo celular do mesmo neurônio, a proteína se liga a um conjunto diferente de RNAs que codificam modificadores de cromatina, proteínas que regulam a expressão gênica entrando no núcleo da célula e adicionando marcadores químicos ao DNA.
As descobertas sugerem que o FMRP ajuda a estabelecer um ciclo de feedback entre o núcleo e os dendritos, um mecanismo que Darnell acredita que pode fornecer uma comunicação cruzada entre o centro de comando de uma célula e suas milhares de extensões distantes, mantendo a resposta sináptica sob controle.
“Se os neurônios não estivessem sob controle rígido, eles poderiam ficar cada vez mais excitados, levando a uma convulsão, um fenômeno visto na síndrome do X frágil”, diz ele. “O sistema é construído para se conter.”
Publicado em 12/02/2022 17h22
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