Tots els teus records es guarden per una proteïna estranya d'un virus antic

Com funciona la memòria? Com més sembla que ens busquem, més preguntes ens toquen sobre com va evolucionar la funció de la memòria. Els científics van assolir un gran avanç amb la identificació de la proteïna Arc al 1995, observant com el seu paper en els canvis plàstics de les neurones era fonamental per a la consolidació de la memòria.

Aquesta proteïna és ja una cosa important, però la imatge de l’Arc només ha estat molt més interessant. En un estudi publicat dijous a la revista Cèl·lula, un equip d’investigadors de la Universitat d’Utah, la Universitat de Copenhaguen a Dinamarca i el Laboratori de Biologia Molecular de MRC a Cambridge (Regne Unit), argumenten que Arc va prendre el seu lloc al cervell com a conseqüència d’una trobada a l’atzar. Similar a com els científics diuen que les mitocòndries de les nostres cèl·lules es van originar com a bacteris que les antigues cèl·lules dels nostres avantpassats van absorbir, la proteïna Arc sembla haver començat com un virus.

Els investigadors van saber que estaven en alguna cosa quan van capturar una imatge d’Arc que semblava una quantitat molt semblant a una càpsida viral, l’arella de proteïna isohèdrica que encapsula el material genètic d’un virus per al lliurament a les cèl·lules hoste durant la infecció.

"En aquell moment, no sabíem molt sobre la funció molecular ni la història evolutiva d'Arc", diu en un comunicat el coautor de l'estudi Jason Shepherd, professor ajudant de neurobiologia, anatomia, bioquímica i oftalmologia a la Universitat d'Utah. Shepherd ha estudiat Arc durant 15 anys. "Gairebé havia perdut l'interès per la proteïna, per ser honest. Després de veure les càpsides, sabíem que estàvem en alguna cosa interessant ".

El principal problema que desafia la comprensió dels neurocientífics de la memòria és que les proteïnes no duren molt de temps al cervell, tot i que les memòries duren gairebé tota la vida. Així, perquè els records queden, hi ha d'haver canvis plàstics, el que significa que les estructures neuronals realment han de canviar com a resultat de la consolidació de la memòria.

Aquí és on entra Arc en joc. Les investigacions anteriors sobre rates van il·lustrar com l'Arc interromp la consolidació de la memòria, el que suggereix que Arc és vital en la plasticitat neuronal.

Però els científics mai van pensar que podrien ensopegar amb evidències que apuntaven a un origen viral per a Arc, com suggereixen aquestes noves troballes.

L’equip d’investigació necessitava verificar aquesta teoria, de manera que van provar si Arc realment actua com un virus. Resulta que la càpsida d’Arc va encapsular el seu propi ARN. Quan van posar les càpsides de l’arc a un cultiu de cèl·lules cerebrals de ratolí, les càpsides van transferir el seu ARN a les cèl·lules cerebrals del ratolí, igual que la infecció viral.

"Vam entrar en aquesta línia de recerca sabent que Arc era especial en molts aspectes, però quan vam descobrir que Arc era capaç de mediar el transport de RNA entre cèl·lules i cèl·lules, vam estar plantats", diu el principal autor de l'estudi, Elissa. Pastuzyn, Ph.D., en un comunicat. "No hi ha cap altra proteïna no viral que coneixem d’actes d’aquesta manera".

Els investigadors sospiten que aquesta col·laboració entre virus i mamífers va tenir lloc entre 350 i 400 milions d’anys enrere, quan un retrotransposon, l’ancêtre dels retrovirus moderns, va obtenir el seu ADN en una criatura de quatre potes. També sospiten que això va passar més d'una vegada. Si tenen raó, aquesta investigació complica la imatge de l’evolució de la vida tal com la coneixem. No només van passar moltes mutacions per casualitat per fer-nos el que som avui, sinó que en realitat vam demanar una biologia d'altres cèl·lules i organismes per arribar fins aquí. Avui hi viu una mica de la seva història.

Resum: El gen neuronal Arc és essencial per a l'emmagatzematge d’informació durador en el cervell de mamífers, media en diverses formes de plasticitat sinàptica i ha estat implicat en trastorns del desenvolupament neurològic. No obstant això, se sap poc sobre la funció molecular d'Arc i els seus orígens evolutius. Aquí mostrem que l’arc s’assembla a capsides semblants al virus que encapsulen l’ARN. La proteïna d'arc endogen és alliberada de neurones en vesícules extracel·lulars que intervenen en la transferència de l'ARNm de l'arc a les noves cèl·lules diana, on es pot realitzar una traducció dependent de l'activitat. Les càpsides de l’arc purificat s’endociten i són capaces de transferir l’ARNm de l’arc al citoplasma de les neurones. Aquests resultats mostren que Arc presenta propietats moleculars similars de les proteïnes retrovirals Gag. L’anàlisi evolutiva indica que l’Arc deriva d’un llinatge de vertebrats de retrotransposons Ty3 / gitanos, que també són avantpassats dels retrovirus. Aquests descobriments suggereixen que els retroelements de gag han estat reexemplats durant l’evolució per a mediar la comunicació intercel·lular en el sistema nerviós.