Así es cómo se reparan las neuronas de nuestro cerebro

Si los hallazgos se confirman en más estudios con animales y con humanos, podrían ayudar a los científicos a comprender el proceso preciso por el cual las neuronas en el cerebro se descomponen durante el envejecimiento o en enfermedades neurodegenerativas.

Además, podría proporcionar claves sobre cómo y por qué las neuronas se rompen a medida que envejecemos y cuando desarrollamos enfermedades neurodegenerativas como el alzhéimer. También podría ayudar a los científicos a desarrollar estrategias para proteger otras regiones del genoma neuronal que son propensas a sufrir daños o para tratar trastornos en los que falla la reparación del ADN en las neuronas.

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El mecanismo identificado es un complejo de proteínas llamado NPAS4-NuA4 que se ha visto inicia una vía para reparar las roturas de ADN inducidas por la actividad en las neuronas.

«Se necesita más investigación, pero creemos que este es un mecanismo realmente prometedor para explicar cómo las neuronas mantienen su longevidad con el tiempo», señala la coautora Elizabeth Pollina.

Las neuronas, a diferencia de la mayoría de las otras células, no se regeneran ni se replican. Día tras día, año tras año, trabajan incansablemente para adaptarse en respuesta a las señales ambientales, asegurando que el cerebro pueda amoldarse y funcionar durante toda la vida.

Este proceso de remodelación se logra en parte mediante la activación de nuevos programas para la transcripción de genes en el cerebro. Las neuronas usan estos programas para convertir el ADN en instrucciones para ensamblar proteínas. Sin embargo, esta transcripción activa en las neuronas tiene un alto costo: hace que el ADN sea vulnerable a roturas, dañando las instrucciones genéticas necesarias para producir proteínas que son tan esenciales para el funcionamiento celular.

«Existe esta contradicción a nivel biológico: la actividad neuronal es fundamental para el rendimiento y la supervivencia de las neuronas, pero es inherentemente dañina para el ADN de las células», señala el coautor principal Daniel Gilliam.

«Nos preguntamos si había mecanismos específicos que emplean las neuronas para mitigar este daño a fin de permitirnos pensar, aprender y recordar a lo largo de décadas de vida», afirma Pollina.

El equipo centró su atención en NPAS4, una proteína conocida por ser altamente específica para las neuronas. NPAS4 regula la expresión de genes dependientes de la actividad para controlar la inhibición en las neuronas excitatorias a medida que responden. a los estímulos externos.

«NPAS4 se activa principalmente en las neuronas en respuesta a una actividad neuronal elevada impulsada por cambios en la experiencia sensorial, por lo que queríamos comprender las funciones de este factor», agrega Pollina.

En este estudio, se realizaron una serie de experimentos bioquímicos y genómicos en ratones.

«Lo que encontramos es que este factor juega un papel fundamental en el inicio de una nueva vía de reparación del ADN que puede prevenir las interrupciones que ocurren junto con la transcripción en las neuronas activadas», explica Pollina.

Ahora que los investigadores identificaron el complejo NPAS4-NuA4 y establecieron los conceptos básicos de lo que hace, ven muchas direcciones futuras para su trabajo.

«Creo que abre la idea de que todos los tipos de células en el cuerpo probablemente especializan sus mecanismos de reparación según su vida útil, los tipos de estímulos que ven y su actividad transcripcional -apunta Pollina-. Probablemente hay muchos mecanismos de protección del genoma dependientes de la actividad que aún tenemos que descubrir».

El siguiente paso es replicar los resultados en neuronas humanas.

«Creo que hay evidencia tentadora de que esto es relevante para los humanos, pero aún no hemos buscado en los cerebros humanos sitios y daños. Puede resultar que este mecanismo sea aún más frecuente en el cerebro humano, donde tienes mucho más tiempo para que ocurran estas rupturas y para que se repare el ADN», concluyen.