Una proteína involucrada en la cognición y el almacenamiento de recuerdos a largo plazo se ve y actúa como una proteína de virus. La proteína, llamada Arc, tiene propiedades similares a las que utilizan los virus para infectar las células del huésped, y se originó a partir de un evento evolutivo casual que ocurrió hace cientos de millones de años.
“La posibilidad de que las proteínas similares a las de los virus puedan ser la base de una forma novedosa de comunicación de célula a célula en el cerebro podría cambiar nuestra comprensión de cómo se forman los recuerdos”, según el autor principal de una investigación, Jason Shepherd, neurocientífico de la Universidad de Salud de Utah, Estados Unidos, cuyo trabajo se publica este jueves en la revista ‘Cell’.
Shepherd primero sospechó que algo era diferente sobre Arc cuando otros investigadores capturaron una imagen de la proteína que mostraba que Arc se estaba ensamblando en estructuras grandes. Con una forma que se asemeja a una cápsula de un módulo de aterrizaje lunar, estas estructuras se parecían mucho al retrovirus, el virus de la inmunodeficiencia humana (VIH).
“En ese momento, no sabíamos mucho sobre la función molecular o la historia evolutiva de Arc”, dice Shepherd, que ha investigado la proteína durante 15 años. “Para ser sincero, casi había perdido el interés en la proteína.Después de ver las cápsides, sabíamos que teníamos algo interesante”, agrega.
El trabajo previo había demostrado que los ratones que carecían de Arc olvidaron cosas que habían aprendido unas 24 horas antes y sus cerebros carecían de plasticidad. Hay una ventana de tiempo temprano en la vida en que el cerebro es como una esponja, absorbiendo fácilmente nuevos conocimientos y habilidades. Sin Arc, la ventana nunca se abre.
Los científicos nunca habían considerado que los mecanismos responsables de adquirir conocimiento pudieran provenir de orígenes extranjeros; pero, ahora, el trabajo de Shepherd y su equipo ha planteado esta posibilidad. Al ver la propensión inusual de Arc a formar estructuras parecidas a virus, Shepherd volvió a analizó la secuencia de proteínas y descubrió que las regiones del código eran similares a las de las cápsides virales. Una herramienta esencial para la infección viral, las cápsides llevan la información genética del virus y la transmiten de una célula a otra en su víctima.
Puede mediar en el transporte de ARN entre células
Dado que Arc parece una proteína viral, Shepherd y sus compañeros de investigación diseñaron una serie de experimentos para probar si también actúa como uno. Primero determinaron que varias copias de Arc se autoensamblan en cápsides huecas similares a virus y guardan su propio material genético, en este caso ARNm, dentro de ellas. Cuando los científicos agregaron las cápsides a las células del cerebro del ratón, o neuronas, cultivadas en un plato, Arc transfirió su carga genética a las células.
Después de que los virus invaden las células del huésped, emergen listos para infectar nuevamente y parece que Arc funciona de manera similar. Los científicos reunieron Arc que había sido liberado de las neuronas del ratón y determinaron que las proteínas y su carga podrían ser absorbidas por otro conjunto de neuronas. A diferencia de los virus, la activación de las neuronas moviliza Arc, lo que desencadena la liberación de cápsides.
“Entramos en esta línea de investigación sabiendo que Arc era especial en muchos sentidos, pero cuando descubrimos que Arc podía mediar en el transporte de ARN de célula a célula, nos quedamos sin palabras”, dice el autor principal del estudio, la investigadora postdoctoral Elissa Pastuzyn. “Ninguna otra proteína no viral que conocemos actúa de esta manera”, añade