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| 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:
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 : /
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]
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.
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