Un estudio internacional identifica genes clave para la memoria a largo plazo en la mosca del vinagre
Un equipo internacional coliderado por el Centro de Neurociencias Cajal (CNC) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), organismo adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha desvelado parte del mecanismo molecular que permite a las neuronas almacenar recuerdos a largo plazo. El estudio, publicado en la revista Nature Communications, identifica en la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) los genes que se activan de manera selectiva en las neuronas que participan en la formación y consolidación de la memoria.
La formación de la memoria a largo plazo requiere de cambios físicos en las neuronas para generar una mayor conexión entre ellas. Estos cambios solo se producen cuando las neuronas sintetizan nuevas proteínas y, para que esto ocurra, activan genes que permiten copiar la información genética del ADN en una molécula de ARN mensajero que traslada esa información fuera del núcleo celular para formar las nuevas proteínas. Hasta ahora, no se conocía la huella transcripcional durante el proceso de memoria, es decir, qué genes se activan y cuándo lo hacen para consolidar una información o un recuerdo a largo plazo. Con el objetivo de resolver estas incógnitas, los investigadores diseñaron un análisis temporal de la actividad génica, proceso mediante el cual la información codificada en un gen es utilizada por la célula para formar una proteína, durante el aprendizaje en la mosca Drosophila, un modelo fundamental en neurociencia.
Para ello, emplearon técnicas de secuenciación de ARN. Estos métodos permiten analizar con precisión las moléculas de ácido ribonucleico (ARN) presentes en las células, que son fundamentales para que los genes cumplan su función. Así, el equipo investigador pudo identificar los genes cuya actividad se modifica en las neuronas responsables de la memoria. Estas modificaciones de expresión génica constituyen un rastro molecular que distingue a las neuronas que participan en el almacenamiento de recuerdos de manera efectiva.
“Esta huella transcripcional de la memoria coincide con periodos críticos de consolidación y está enriquecida en funciones clave como la remodelación del esqueleto de las células o citoesqueleto, el metabolismo energético y la señalización sináptica”, señala Francisco A. Martín, investigador del CNC-CSIC durante la realización del estudio, y actualmente en el departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Universidad Complutense de Madrid (UCM).
Genes que configuran la memoria
El análisis funcional confirmó el papel esencial de 16 genes en la formación de la memoria, todos ellos conservados en humanos. Destacaron dos factores de transcripción, proteínas que se unen al ADN y activan o reprimen la expresión de los genes. Los factores de transcripción identificados, Hr38 y Sr, actúan como reguladores neuronales inmediatos, es decir, son la respuesta genética rápida de una neurona ante una nueva experiencia o estímulo.
“El hallazgo de Hr38 y SR, cuya función estaba poco caracterizada en memoria, los revela como genes críticos en neuronas que participan en la consolidación de la memoria, y explora nuevas vías para entender los mecanismos universales de recuerdo y olvido”, apunta Francisco A. Martín.
Este trabajo supone un avance en la comprensión de la biología de la memoria, así como de los factores genéticos y moleculares que mantienen los recuerdos a largo plazo. “La presencia de algunos de estos factores en cerebros más complejos abre la puerta a la posibilidad de un mecanismo común empleado para la formación de diferentes memorias, incluso entre diferentes especies”, concluye el investigador.
