De vez en cuando los científicos se preguntan cómo se mantienen sanas y funcionales las neuronas colgantes toda la vida realizando su trabajo vital en el cerebro sin necesidad de renovarse. Ahora, un equipo de la Escuela Médica de Harvard ha identificado un nuevo mecanismo de reparación del ADN que ocurre exclusivamente en las neuronas, algunas de las células más longevas del cuerpo. La investigación, realizada en ratones y publicada en «Naturaleza», ayuda explicó por qué las neuronas siguen funcionando con el tiempo a pesar de su intenso trabajo repetitivo.

Si los hallazgos se confirman en más estudios con animales y con humanos, podría ayudar a los científicos a Comprender el proceso preciso de las neuronas en el cerebro y se descomponen durante el envejecimiento o enclavedades neurodegenerativas.

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

El mecanismo identificado es un complejo de proteínas NPAS4-NuA4 que se produce inicialmente a través de la reparación del ADN por roturas inducidas por la actividad en las neuronas.

«Se necesita más investigación, pero cree que este es un mecanismo realmente prometedor para explicar cómo las neuronas mantuvieron 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 increíblemente para adaptar 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 activada en las neuronas guarda un alto costo: porque el ADN es vulnerable a roturas, dañando las instrucciones genéticas necesarias para producir proteínas que son tan esenciales para el funcionamiento celular.

Creemos que este es un mecanismo realmente prometido para explicar cómo las neuronas mantienen su longevidad con el tiempo

Isabel Pollina

Universidad de Washington

«Existe esta contradicción a nivel biológico: la actividad neuronal es fundamental para el funcionamiento y seguimiento de las neuronas, pero es inherente al ADN de las células», señala el coautor Daniel Gilliam.

«Nuestra preguntamos si había mecanismos específicos que emplearan las neuronas para reducir 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 génica dependiente de la actividad para controlar la inhibición y la respuesta de las neuronas excitatorias. 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 podemos comprender las funciones de este factor”, agregó Pollina.

En este estudio se llevó a cabo una serie de experimentos bioquímicos y genómicos en ratones.

“Lo que encontramos es que este factor juega un papel básico 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.

complejo NPAS4

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

“Crear eso abre la idea de que todos los tipos de células del cuerpo probablemente se especializan en sus mecanismos de reparación según su vida útil, los tipos de estímulos que ven y su actividad transcripcional -apunta Pollina-. Probablemente mucho de los mecanismos de protección del genoma dependan de la actividad que aun 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. El resultado puede ser que este mecanismo sea más frecuente en el cerebro humano, tanto más tiempo que haya rupturas y que el ADN se repare”, concluye.