El ADN de las neuronas cambia en función del entorno

Muchos podrían pensar que el ADN es estable dentro de las células maduras, pero no podrían estar más equivocados. El estudio del que os hablaremos hoy nos enseña como las neuronas están constantemente cambiando para adaptarse al entorno. El ADN es reescrito cuando es necesario para adaptarse al entorno de la célula y regular su comportamiento.

El estudio

Los investigadores del Instituto John Hopkins, entre ellos Huimei Yu y Yijing Su, publicaron el 25 de Abril de este año sus hallázgos con respecto a este tema en la revista Nature Neuroscience. Estos investigadores estudiaron la plasticidad neuronal y la transmisión sináptica. Concretamente estudiaron el papel del Tet3 (tet methylcytosine dioxygenase 3 que es una proteína codificadora de genes) en la reparación y oxidación del ADN celular. Su estudio se realizó en neuronas de ratones, las cuales extrajeron y a las que posteriormente suministraron cierto tipo de drogas para comprobar que ocurría cuando la actividad celular aumentaba o disminuía (proceso inducido por la droga).

Resultados

Contrariamente a la creencia de que la metilación del ADN (principal mecanismo epigenético de reacciones químicas y demás procesos que modifican la actividad del ADN sin alterar su secuencia) en las células terminales diferenciadas es permanente y esencialmente inmutable, las neuronas post-mitóticas (en fase G0 o que ya no se dividen fuera del ciclo de la célula) muestran extensa desmetilación del ADN. Es decir, el proceso si es mutable y modificable.

Las proteínas de la familia Tet oxidan la 5-metilcitosina para iniciar la desmetilación del ADN activo a través de la vía BER (base-excision repair), mecanismo celular que repara el ADN dañado durante todo el proceso celular. Al ser un proceso que deja al ADN vulnerable a mutaciones se utiliza poco. Pero parece que esta “cirugía” interior tiene otros usos, ya que se ha encontrado que las neuronas tienen una actividad de este tipo más alta que otras partes del cuerpo. Los investigadores se preguntaron el por qué de ello.

Resulta que esta “cirugía” del ADN (la desmetilación) es la que regula los niveles de actividad. Este estudio demuestra que las células alteran su ADN constantemente para poder realizar sus funciones diarias y no solo para corregir errores (por ejemplo). Los investigadores encontraron que la actividad sináptica regula de forma bidireccional la expresión Tet3 neuronal: inhabilitar el Tet o inhibir el BER en las neuronas del hipocampo eleva la transmisión sináptica glutamatérgica excitatoria (aumenta la activación), mientras que sobreexpresar el dominio catalítico de Tet3 o de Tet1 disminuye la activación sináptica.

Una de las vías de alterar el funcionamiento es que a través de la desmetilación se puede alterar el volumen de la comunicación entre células, alterando los genes para a su vez alterar el número de receptores o mensajeros químicos que poseen.

Además, en el estudio se comprobó (induciéndolo) que la desregulación de la señalización Tet3 impide la plasticidad sináptica homeostática. Tet3 dicta los niveles de la proteína GluR1 (que es un receptor de mensajeros químicos y permite la conmutación diversa necesaria para las neuronas y la actividad sináptica) en la superficie neuronal. Cuando el Tet3 baja desencadena un aumento en las sinapsis de la proteína GluR1. Al ser un receptor de mensajeros químicos aumentar esta proteína es una de las formas que tiene la célula de alterar su actividad. Es decir, cuando la actividad es muy alta la célula utiliza el aumento del Tet3 y el BER lo cual produce un decremento en la GluR1 lo que a su vez disminuye la fuerza general de la sinapsis lo que devuelve a la neurona otra vez a su estado sináptico inicial (previo al aumento). Así pues tanto la actividad sináptica depende del Tet3 como el Tet de la actividad sináptica, y esta flexibilidad sináptica depende de esa desmetilación. Los análisis revelaron pues un papel fundamental del Tet3 en la regulación de la expresión génica en respuesta a los cambios globales de la actividad sináptica. Tet3 sirve como un sensor de actividad sináptica para regular epigenéticamente propiedades fundamentales y la plasticidad de las neuronas a través de desmetilación del ADN activo.

Tal vez ciertos trastornos psicológicos o psiquiátricos puedan deberse a alteraciones en este proceso o a fallos en la desmetilación. Este es un área interesante para investigar.

Fuente: Gene cards, Neurosciencenews, Genengnews, Learning Mind, Nature.

Imagen: Wikipedia,