lunes, 20 de febrero de 2012

Amargos recuerdos: la presencia de un azúcar empeora la memoria a largo plazo.


Crecimiento neuronal con y sin glicosilación de la CREB. Cortesía de Rexach et al.


La formación de recuerdos y los factores que influyen en este proceso a nivel molecular es todavía, y en contra de lo que pudiera pensarse, uno de los grandes misterios de la biología. La complejidad surge de la combinación de elementos que intervienen en la transcripción de la información genética, la propia neurobiología y las señales químicas y eléctricas puestas en juego en el proceso.

Un trabajo publicado por el equipo que encabeza Jessica Rexach, del Instituto de Tecnología de California (EE.UU.), en Nature Chemical Biology es una ilustración magnífica de cómo estos factores se combinan: la modificación de una proteína clave en el desarrollo neuronal por un azúcar altera la formación de recuerdos en ratones.

La proteína de unión a los elementos de respuesta al adenosín monofosfato cíclico, más conocida como CREB (por las siglas en inglés de los acrónimos), es un regulador clave de muchos procesos neuronales. Actúa como factor de transcripción, uniéndose, como su nombre indica, a ciertas secuencias del ADN llamadas elementos de respuesta al AMPc (CRE), lo que hace que aumente o disminuya la transcripción de las proteínas codificadas por estos genes. De esta forma la CREB afecta al desarrollo cerebral, los ritmos circadianos y la memoria a largo plazo.

Hasta ahora los estudios de qué factores podían afectar al funcionamiento de la CREB se habían centrado en su modificación por fosforilación. Sin embargo, la cantidad y diversidad de funciones de la CREB hace pensar que debe haber otras formas de regulación. Una de ellas es la que han encontrado Rexach et al.

Los investigadores han descubierto que la β-N-acetil-d-glucosamina unida al oxígeno (O-GlcNAc) se puede unir a la CREB por glicosilación y que esto reduce la capacidad de formar recuerdos y, al contrario, la ausencia de este azúcar mejora la memoria. Se sabía que la O-GlcNAc tenía influencia en el desarrollo cerebral, la señalización neuronal y la neurodegeneración; ahora se ha puesto de manifiesto uno de los mecanismos por los que podría estar actuando.

La glicosilación es una reacción en la que un carbohidrato se une a un grupo hidroxilo (u otro grupo funcional) de otra molécula. Es un proceso específico del sitio de anclaje dirigido por enzimas, a diferencia de la glicación, que es inespecífica. Uno de esos carbohidratos que pueden enlazarse a otra molécula es el azúcar O-GlcNAc que lo hace a las proteínas mediante la enzima O-GlcNAc-transferasa. La unión se produce en competencia con el proceso de fosforilación, es decir, si hay glicosilación no hay fosforilación y viceversa.

Los investigadores trabajaron con ratones, en los que pudieron comprobar que la glicosilación de la CREB con O-GlcNAc reduce el crecimiento de axones y dendritas en las neuronas así como la formación de recuerdos. Si se bloquea la O-GlcNAc es al contrario. Estos mismos tres procesos se ven potenciados por la fosforilación de la CREB y reducidos por la desfosforilación. El fosfato y la O-GlcNAc trabajan como las dos posiciones de un interruptor.

Habrá, que de todo hay, quien al leer lo anterior decida que dejar de tomar glucosa es una forma de potenciar la memoria. Lo cierto es que es difícil prever en este estadio de la investigación, muy básico, si este hallazgo podrá tener aplicaciones para la mejora del estado de pacientes con problemas de memoria. Todavía es necesario saber mucho más sobre otras posibles interacciones. Por ejemplo, la fosforilación está asociada a muchos procesos cancerosos y actúa en coordinación con la O-GLcNAc como hemos visto, al igual que parece que ocurre en la diabetes no insulinodependiente.


Esta entrada es una participación de Experientia docet en la X Edición del Carnaval de Biología que en esta ocasión organiza Scientia y en la XII Edición del Carnaval de la Química que alberga Historias con mucha química (como todas).  


Referencia:

Rexach, J., Clark, P., Mason, D., Neve, R., Peters, E., & Hsieh-Wilson, L. (2012). Dynamic O-GlcNAc modification regulates CREB-mediated gene expression and memory formation Nature Chemical Biology, 8 (3), 253-261 DOI: 10.1038/nchembio.770

3 comentarios:

Raven dijo...

Cada día veo más ventajas en no consumir glucosa de forma abusiva.... Al final van a tener razón los de la paleodieta..

De todas formas, me suena raro que se hable de N-Acetilglucosamina, ya que me parece que este azucar tiene más función estructural que metabólica... Aunque quizás ahí esté la clave : /

Juan Ignacio Pérez dijo...

No creo que lo de comer más o menos azúcares fuera a tener mayor incidencia, porque si el metabolismo está bien regulado no variarían los niveles sanguíneos. Me pregunto si, en todo caso, podría haber alguna relación entre diabetes y memoria. Hay ahí una vía indirecta para indagar acerca de posibles efectos sistémicos de un fenómeno como ese. [Por especular]

Simplicisimus dijo...

Estimado bloguero. Yo no llamaría azúcar a una glucosamina, sobre todo, para construir un titular que no es mas que un gancho exagerado, lo que me recuerda a otros titulares periodísticos desproporcionados. Tal vez, como dice el ínclito Juan Ignacio Pérez, la diabetes sí podría ocasionar problemas de memoria mediante el mecanismo descrito, que, por cierto, es muy parecido al que provoca los problemas cardiovasculares en la diabetes mellitus por glicosilación de las proteínas séricas. Por lo demás, muy bien.