MADRID, 15 Jul. (EUROPA PRESS) -
Cuando una persona juega un partido de baloncesto o se prepara una taza de café está encendiendo genes en su cerebro y estos mismos genes se apagan cuando cesa la actividad, pero si esto no funciona, pueden producirse consecuencias perjudiciales.
Un estudio realizado en ratones en la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis, Estados Unidos, muestra cómo estos genes atascados en la posición de encendido puede llevar a un cableado defectuoso del cerebro que afecta al aprendizaje y la memoria.
"Hemos demostrado en ratones que los genes no sólo se apagan por sí mismos; hay un mecanismo activo que desactiva los genes después de que se enciendan", resume Azad Bonni, profesor de Neurociencia y Cerebro en el Departamento de Neurociencia de la Universidad de Washington. "Si ese mecanismo se altera en el cerebro, surgen graves consecuencias para el aprendizaje y la memoria", afirma este experto, cuyo trabajo se publica este viernes en 'Science'.
Los genes en las células vivas están siendo constantemente activados y desactivados en respuesta a señales tan diversas como la actividad física, las hormonas y la infección microbiana. Décadas de investigación se han centrado en entender cómo y por qué se activan los, pero ha recibido menos atención el mecanismo por el que se apagan, por lo que Bonni, Yue Yang, Tomoko Yamada, y sus colegas decidieron estudiarlo.
Gracias a su trabajo en los genes en la parte del cerebro de ratones responsable de las funciones motoras, como caminar, encontraron que la incapacidad para desactivar dichos genes conduce a un cableado defectuoso del cerebro. También vieron que una gran enzima se une a los genes que se activan cuando los ratones se mueven, pero no a los genes que no habían sido encendido por el movimiento.
La enzima, conocida como complejo desacetilasa y remodelación del nucleosoma (NuRD), parece ser crítica para apagar los genes, puesto que los roedores que carecían de ella no eran capaces de desactivar los genes después de que cesara la actividad física. Los científicos descubrieron que la enzima desactiva los genes intercambiando un tipo de proteína asociada al ADN por otra.
Estas proteínas, llamadas histonas, sirven como carretes alrededor de los cuales se enrolla el hilo de ADN, en algunos lugares herméticamente y otros lugares holgadamente. Al intercambiar un tipo de histona por otro, la enzima provoca que el ADN esté más firmemente enrollado, apagando cualquier gen en esa sección del ADN.
UNA PROPIEDAD FUNDAMENTAL DE LA BIOLOGÍA CELULAR
"El encendido y apagado de los genes es una propiedad fundamental de la biología celular y éste es el primer mecanismo epigenético que explica cómo se desactivan los genes después de ser activados", destaca Bonni. "Creo que vamos a encontrar que este mecanismo apaga genes en muchos contextos diferentes", augura.
La epigenética se refiere a factores aparte de la secuencia de ADN en sí que afectan a si los genes están activados o desactivados. "Pensamos que el complejo NuRD tiene el potencial de apagar rápidamente miles de genes", dice el investigador Yamada, profesor asistente de Medicina en la Universidad de Tsukuba, en Japón.
Durante el desarrollo, las neuronas forman muchas conexiones entre sí y luego podan todas menos las más importantes, pero las neuronas en el cerebelo de ratones que carecen de la enzima no se podan, dejando conexiones anormales.
"Nos sorprendió descubrir que la falta de poda de conexiones causó respuestas anormales de las neuronas para el medio ambiente --dice Yang, coautor principal del trabajo--. Nuestro estudio revela la importancia de eliminar el exceso de las conexiones formadas en el desarrollo temprano".
Este tipo de conexiones no afectan a la capacidad de los ratones para caminar, pero influyó en su capacidad de aprender habilidades motoras. En las personas, el aprendizaje de una habilidad motora incluiría aprender a tocar el piano o montar en bicicleta.
Los ratones adultos que carecían de la enzima eran incapaces de aprender a caminar sobre una barra giratoria que se aceleraba gradualmente, una tarea de otros ratones pueden hacer fácilmente. "Están caminando normalmente, están coordinados, pero realmente tienen un profundo deterioro en el aprendizaje --describe Bonni--. Lo que es realmente sorprendente es que estos déficit no se deben a la falta de activación de los genes, sino a la imposibilidad de apagarlos".
Bonni y sus colegas están trabajando para averiguar el mecanismo por el cual cambios en la actividad del gen conducen a alteraciones en la actividad de las células cerebrales. "Esta enzima está relacionada con otras enzimas que están mutadas en trastornos del neurodesarrollo --resalta Bonni--. La capacidad de desactivar los genes resulta que tiene profundas consecuencias para el cableado del cerebro y el aprendizaje y queremos saber cómo".
