Guía mental de la expresión genética

El ARNm tiene un movimiento natural de deriva, sin embargo, cuando las concentraciones en una sinapsis activa no llegan a un umbral muestra una traslación neta hacia ella. Video: neuro-oas.mgh.harvard.edu

Suceden cosas extrañas en este mundo, pero que la expresión genética pueda guiarse mentalmente es demasiado. Cuando uno recuerda, aprende algo o incluso cuando lee Bloxito, lo que hace, en realidad, es desencadenar una imponente secuencia de sucesos en el nivel neuronal, porque, digamoslo desde el mismísimo arranque, la mente no es otra cosa que actividad neuronal.

Esta actividad hace que cada sinapsis (la unión entre dos neuronas) se refuerce o se debilite de acuerdo a un complejo patrón de señales externos a ella. Pero estos cambios en la eficacia sináptica como muchas cosas de este mundo, no son gratuitos, se realizan a expensas de proteínas específicas que deben estar allí en el momento de la acción.

Tenemos el derrotero claro: pensamos porque se activan las sinapsis y las sinapsis se activan porque tienen a disposición proteínas que se lo permiten. Pero... ¿cómo llegan estas moléculas al lugar justo en el momento oportuno y en la cantidad sufuciente? Todos creemos saber que las proteínas se fabrican en las inmediaciones del núcleo celular.


Vamos, el proceso que aprendimos en la escuela: Del ADN nuclear se forma el ARN mensajero (ARN_m) que sale del núcleo y se dirige a los ribosomas, lugar en el que se une a fragmentos específicos de ARN de transferencia (ARN_t) quienes a su vez tienen unidos los bloques fundamentales de las proteínas. En cierto sentido, la proteína no es más que la expresión diferida de un orden impuesto por el ADN en el núcleo de la célula ¿Pero este mecanismo siempre es tal cual?

En las neuronas parece ser que no. Hace un tiempo, estudios iniciados en la década del cerebro (los '90) revelaron que la expresión genética neuronal se lleva a cabo de forma muy local y que la producción y control descentralizados de proteínas podía contribuir al aprendizaje y a la formación de memorias. Parece ser que las neuronas tienen estrategias adicionales para suministrar proteínas a las conocidas para el resto de las eucariotas (las eucariotas son las células con núcleo; las que no tienen núcleo se llaman procariotas).

El proceso

Posibles mecanismos de codificación genética de las memorias sinápticas. [click en la figura para agrandar]

La producción del ARN_m se sigue haciendo en el núcleo, sin embargo, este debe viajar hacia las sinapsis, donde se libran las feroces batallas de liberación de iones encargados de abrir o cerrar las compuertas de la neurona siguiente. En ese lugar los ribosomas esperan listos para comenzar su labor de asociación entre el ARN_m y el ARN_t, pero resulta que esta actividad está controlada no solo por la actividad de la sinapsis en cuestión sino por la de otras sinapsis del entorno. Es decir, y para justificar el título, depende de lo que estemos pensando tendrá lugar o no la formación de la proteína en ese lugar.

El ARNm viaja a las sinapsis activas "enganchado" en los microtúbulos, unas estructuras rígidas alojadas en los axones. [click en la figura para agrandar]

¿Y cuál es la ventaja de transportar ARN_m en vez de proteínas? Pero ¿por qué tiene que haber ventajas? La naturaleza funciona así y en ningún lugar está escrito que tenga que ser intrínsecamente ventajoso.

Es más, el proceso de llevar ARN_m a la sinapsis es muy delicado. La molécula debe tomar muchas decisiones en cada bifurcación de su camino y por supuesto que son necesarias marcas en el destino tales como la baja concentración, pero no son suficientes. Se cree que cuando la sinapsis envía su solicitud al núcleo es posible que también se transporte algún tipo de información acerca de la identidad de la sinapsis, dejando algún tipo de migas de pan que el ARN_m pueda seguir de regreso. Si bien no se sabe que tipo de información pueda ser esta, se sabe que una vez que el ARN llega al vecindario correcto, las sinapsis activas usan marcadores colocados, quizá, por enzimas ya existentes que lo guían hacia sus puertas.