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Experto Universitario en Genética Médica y Genómica

De un origen viral a proteína esencial para la memoria

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

gen Arc
Un estudio revela que el gen Arc codifica para una proteína de origen viral y deriva de un evento ancestral ocurrido hace miles de años. Imagen: Molecule of the day. PDB-101. http://dx.doi.org/10.2210/rcsb_pdb/mom_2010_12.

El gen Arc, esencial para la formación y almacenamiento de la memoria en el cerebro, codifica para una proteína de origen viral y deriva de un evento ancestral ocurrido hace cientos de miles de años, concluye una reciente investigación de la Universidad de Utah.

El gen Arc codifica para una proteína con un papel vital en la plasticidad sináptica, proceso biológico que permite al cerebro cambiar y adaptarse a la nueva información. La alteración de la proteína se ha relacionado con diversos trastornos neurológicos, como el Alzhéimer o la esquizofrenia. Además, ratones que carecen de Arc no son capaces de recordar cosas que aprendieron 24 horas antes.

Una de las funciones conocidas de Arc es regular el transporte de receptores del glutamato y mantener sus niveles en la superficie de las neuronas en respuesta a la actividad neuronal. Sin embargo, en términos generales se desconoce cómo funciona exactamente la proteína y cuál es su origen.

La primera pista del origen de Arc vino de la observación de una característica inusual en la proteína: Arc puede autoensamblarse en cápsides similares a las de los virus. Puesto que este es un rasgo propio de los virus, los investigadores diseñaron varios experimentos para determinar si Arc no solo parecía un virus sino que también tenía el comportamiento de los elementos virales. De este modo observaron que las proteínas Arc no solo pueden autoensamblarse en estructuras tipo cápside sino que además estas estructuras pueden integrar su propio ARN mensajero. Los investigadores encontraron que las proteínas Arc son liberadas de las neuronas como vesículas extranucleares que cargan  el ARN mensajero que codifica para el propio Arc y median la transferencia del mismo a otras células, donde finalmente es traducido a proteínas.

Los investigadores sugieren que Arc, proteína clave para la memoria, deriva de proteínas de origen viral cuya función ha sido redirigida a otros proceso biológicos . Imagen: cortesía de Marta Yerca

“Empezamos esta línea de investigación sabiendo que Arc era especial de muchas maneras, pero cuando descubrimos que Arc era capaz de mediar el transporte célula a célula de ARN, nos quedamos de una pieza,” señala Elissa Pastuzyn, investigadora de la Universidad de Utah y primera firmante del trabajo. ”Ninguna otra proteína no viral que conozcamos actúa de esta forma.”

El equipo también llevó a cabo estudios evolutivos, que permitieron determinar que el gen Arc mamífero actual deriva de elementos anteriores a los retrovirus, que se integraron en el genoma de un organismo ancestral hace millones de años. Interesantemente, no es la primera vez que algo así ocurre. El gen dArc1 de la mosca de la fruta muestra propiedades similares e interviene en la transferencia de ARN mensajero entre las células del sistema nervioso de este organismo tan alejado de la especie humana.

Los resultados hacen pensar a los investigadores que Arc deriva de proteínas de origen viral cuya función ha sido redirigida a otros procesos biológicos. Así, Arc muestra las mismas propiedades funcionales que las proteínas Gag retrovirales, tanto en aspectos estructurales que pueden intuirse a partir de su secuencia, como en aspectos bioquímicos observados por los investigadores a nivel experimental.

Los resultados del trabajo apuntan hacia una nueva ruta de señalización y comunicación entre neuronas similar al proceso por el que los virus infectan las células. De confirmarse esta teoría en otras especies Arc representaría un ejemplo extraordinario de cómo una proteína ancestral de origen viral ha redirigido su función hacia procesos funcionales claves en los organismos superiores, como son la memoria o la cognición.

Referencia: Siegel MB, et al. Integrated RNA and DNA sequencing reveals early drivers of metastatic breast cancer. J Clin Invest. 2018 Feb 26. pii: 96153. doi: http://dx.doi.org/10.1172/JCI96153

Fuente: Surprise: a virus-like protein is important for cognition and memory. https://unews.utah.edu/surprise-a-virus-like-protein-is-important-for-cognition-and-memory/

 

 

6 comentarios de “De un origen viral a proteína esencial para la memoria

  1. Julio rios dice:

    Si los virus son entidades de información inductiva, para generar deducción, que genera dicha información para tal especialización, más allá de la auto supervivencia, por qué la búsqueda de la trascendencia hereditaria de dicha información?
    Más si el principio que amalgama no solo a la conducta sinó a la vida en si, es información, eso nos convierte en accesorios primordiales más no indispensables para un universo de acumulación de información… De ser así el propósito cuál sería? Que motiva al universo sustentar dicho fenómeno; (la vida) receptáculo de información

    • Genotipia dice:

      Hola Julio:

      Considerar si el universo tiene una motivación para mantener la vida es una pregunta que se escapa del ámbito de Genotipia.
      Nos parece muy interesante eso sí, cómo un gen de origen viral puede evolucionar hasta convertirse en un gen esencial para la formación y almacenamiento de la memoria en el cerebro, tal y como explicamos en este post.

      ¡Un saludo!

    • Eduardo Terranova dice:

      Estimados todos,

      El comentario de Julio es muy interesante y motivador.
      Estoy convencido que la vida como entidad forma parte de un factor de compensación en la ecuación fundamental de la termodinámica, donde ésta debe mantener una entropía positiva para que pueda darse el equilibrio de materia y energía de los sistemas. Todo esto, a su vez, enmarcado en un concepto proveniente de la teoría del caos en matemática, que definiría a los fenómenos globales de la biosfera en un sistema fractal.

      Son solamente dos tips que no pretenden ahondar en conceptos pues no es posible hacerlo en pocas líneas, pero me gustaría establecer foros de discusión al respecto.

      Durante más treinta años que trabajo en biociencias y neuroquímica y siempre he estado muy cercano al abordaje contemplativo quasi filosófico de los temas del universo en su total concepción epistémica.

      Eduardo Terranova.

  2. Carlos Mosqueira dice:

    Soy psicólogo hace 37 años y muy interesado en la cuántica y la biología molecular
    Esto confirma cada vez más mi idea de que lo psicológico se dirige hacia la neurociencia

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