Nossa memória vem de um vírus antigo, dizem os neurocientistas

Este estudo está mudando radicalmente a forma como vemos o processo de evolução.

Representação artística de neurônios dentro do cérebro.Representação artística de neurônios dentro do cérebro. Crédito: geralt, Pixababy.

Os detalhes em torno de como nossa memória funciona confundem os neurocientistas há décadas. Acontece que é um processo muito sofisticado que envolve vários sistemas cerebrais. E no nível molecular? Dentro do cérebro, as proteínas não duram mais do que alguns minutos . E, no entanto, nossas memórias podem durar toda a nossa vida.




Recentemente, uma colaboração internacional de pesquisadores da University of Utah, da University of Copenhagen e do MRC Laboratory of Molecular Biology, no Reino Unido, descobriu algo estranho sobre uma proteína chamada Arc. Isso é essencial para a formação da memória de longo prazo. O que eles descobriram foi que propriedades muito semelhantes a como um vírus infecta seu hospedeiro. Suas descobertas foram publicadas no jornal Célula .



Nele, os pesquisadores escrevem: “O gene neuronal Arc é essencial para o armazenamento de informações de longa duração no cérebro dos mamíferos, medeia várias formas de plasticidade sináptica e tem sido implicado em distúrbios do neurodesenvolvimento”. Eles continuam dizendo: 'pouco se sabe sobre a função molecular do Arc e as origens evolutivas.'

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Como resultado do estudo, os pesquisadores agora acreditam que um encontro casual ocorrido centenas de milhões de anos atrás, levou à centralidade do Arc em nossa função de memória hoje. Professor assistente de neurobiologia Jason Shepherd, Ph.D. da Universidade de Utah, liderou este projeto de pesquisa. Ele tem se dedicado ao estudo da proteína nos últimos 15 anos.



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Uma proteína em nossa memória se comporta como um vírus. Na foto: o vírus Simian 40. Crédito: Phoebus87, Wikimedia Commons.

“Na época, não sabíamos muito sobre a função molecular ou a história evolutiva do Arc”, disse Shepherd em um comunicado à imprensa. “Quase perdi o interesse pela proteína, para ser sincero. Depois de ver os capsídeos, sabíamos que estávamos em algo interessante. ” Usando eletromicroscopia, Shepherd e seus colegas estudaram a proteína de perto. Eles perceberam, a partir de uma imagem que tiraram, que a maneira como o Arc se monta se parece muito com a forma como o retrovírus do HIV opera.



Os pesquisadores ficaram intrigados com a ideia de que uma proteína poderia se comportar como um vírus e servir como plataforma através da qual os neurônios se comunicam. O que o Arc faz é abrir uma janela através da qual as memórias podem se solidificar. Sem o Arc, a janela não pode ser aberta.

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Trabalhos anteriores mostraram que o Arc é necessário para a formação da memória de longo prazo. Em um estudo, camundongos sem Arc tinham pouca plasticidade em seus cérebros e não conseguiam se lembrar do que havia acontecido com eles, apenas 24 horas antes. Mas ninguém sugeriu um mecanismo que imite uma entidade estrangeira em ação, até agora.

Shepherd e seus colegas agora acreditam que 350-400 milhões de anos atrás, o ancestral do retrovírus, o retrotransposon, injetou seu material genético em uma criatura terrestre de quatro membros. Isso levou ao desenvolvimento da proteína Arc, uma vez que atua em nossa neuroquímica hoje. De acordo com um estudo recente da Universidade de Massachusetts, o mesmo processo se desenvolveu em batatas fritas, de forma independente, algum tempo depois, cerca de 150 milhões de anos atrás.

Um capsídeo de HIV. Crédito: Thomas Splettstoesser, Wikimedia Commons.

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Shepherd e seus colegas descobriram que o Arc atua como um capsídeo viral. Capsídeos são uma casca externa dura que é oca por dentro e carrega a informação genética de um vírus. Um vírus usa o capsídeo para espalhar seu material genético de uma célula para outra, causando uma infecção.

Como o Arc imita isso, ele encapsula seu RNA para transferi-lo de um neurônio para outro. Elissa Pastuzyn, Ph.D. é pós-doutorando e o principal autor deste estudo. Ela disse em um comunicado à imprensa: “Entramos nesta linha de pesquisa sabendo que o Arc era especial em muitos aspectos, mas quando descobrimos que o Arc era capaz de mediar o transporte de RNA de célula para célula, ficamos chocados”. Ela acrescentou: “Nenhuma outra proteína não viral que conheçamos age dessa forma”.

O estudo está mudando a forma como vemos o processo evolutivo. Em vez de mutações aleatórias, sugere que os organismos podem tomar emprestado uns dos outros para se desenvolver. Para testar a teoria, Shepherd e seus colegas desenvolveram uma série de experimentos para ver se o Arc funciona ou não como um vírus.

O que eles descobriram foi que a proteína replica várias cópias de si mesma em capsídeos, que carregam seu mRNA para dentro. Eles então pegaram esses capsídeos e os colocaram em placas de Petri contendo neurônios de camundongo, onde observaram o Arc transferindo seu mRNA de um para o outro. Parece que a ativação de um neurônio dispara mais Arc, o que causa a liberação de mais capsídeos, e então ocorre um efeito dominó.

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