Estudo revela a "cola molecular" que promove a formação e a estabilização da memória

Seja a nossa primeira visita ao zoológico ou o momento em que aprendemos a andar de bicicleta, temos memórias de infância que duram a vida toda. Mas o que faz essas memórias durarem tanto?

Um estudo publicado na revista Science Advances por uma equipe internacional de cientistas revelou a base biológica das memórias de longo prazo. A descoberta central foi o papel da molécula KIBRA, que atua como uma "cola" para outras moléculas, consolidando assim a formação de memórias.

“Tentativas anteriores para entender como as moléculas armazenam memórias de longo prazo se concentraram nas ações individuais de cada molécula”, explica Andre Fenton, professor de neurociência na Universidade de Nova York e um dos pesquisadores principais. “Nosso estudo mostra como essas moléculas interagem entre si para garantir que as memórias sejam armazenadas permanentemente.”

"Uma melhor compreensão de como armazenamos nossas memórias ajudará a informar esforços futuros para estudar e tratar distúrbios relacionados à memória", acrescenta Todd Sacktor, professor da SUNY Downstate Health Sciences e um dos principais pesquisadores.

Há muito se sabe que os neurônios armazenam informações em padrões de sinapses fortes e fracas, que determinam a conectividade e a função das redes neurais. No entanto, as moléculas nas sinapses são instáveis, movendo-se constantemente dentro dos neurônios, desgastando-se e sendo substituídas em questão de horas ou dias, o que levanta a questão: como as memórias podem ser estáveis ao longo de anos ou décadas?

No modelo murino, os pesquisadores se concentraram no papel da KIBRA, uma proteína expressa nos rins e no cérebro cujas variantes genéticas estão associadas tanto à memória boa quanto à memória ruim. Eles estudaram como a KIBRA interagia com outras moléculas importantes para a formação da memória, neste caso a proteína quinase Mzeta (PKMzeta). Essa enzima é uma molécula-chave para o fortalecimento das sinapses normais em mamíferos, mas se decompõe após alguns dias.

Experimentos mostraram que KIBRA é o "elo perdido" nas memórias de longo prazo, agindo como uma "etiqueta sináptica permanente" ou cola que se liga às sinapses fortes e PKMzeta, evitando as sinapses fracas.

“Quando a memória está sendo formada, as sinapses envolvidas no processo são ativadas, e a KIBRA é seletivamente colocada nessas sinapses”, explica Sacktor, professor de fisiologia, farmacologia, anestesiologia e neurociência na SUNY Downstate. “A PKMzeta então se liga à etiqueta sináptica KIBRA e mantém essas sinapses fortes. Isso permite que as sinapses se fixem na KIBRA recém-formada, atraindo mais PKMzeta recém-formadas.”

Mais especificamente, seus experimentos, descritos em um artigo na Science Advances, mostram que quebrar a conexão KIBRA-PKMzeta apaga memórias antigas.

Estudos anteriores demonstraram que aumentos aleatórios de PKMzeta no cérebro melhoram memórias fracas ou em declínio, o que era intrigante, pois a proteína atuava em locais aleatórios. A marcação sináptica persistente por KIBRA explica por que o aumento de PKMzeta melhorou a memória, atuando apenas nos locais marcados por KIBRA.

"O mecanismo de marcação sináptica persistente explica pela primeira vez essas descobertas, que têm implicações clínicas para distúrbios de memória neurológica e psiquiátrica", disse Fenton, que também trabalha no Instituto de Neurociências do NYU Langone Medical Center.

Os autores do artigo observam que o estudo confirma um conceito introduzido em 1984 por Francis Crick. Sacktor e Fenton apontam que a hipótese dele para explicar o papel do cérebro no armazenamento da memória, apesar das constantes mudanças celulares e moleculares, é o mecanismo do "Navio de Teseu" – um argumento filosófico da mitologia grega em que novas tábuas substituem as antigas para sustentar o "Navio de Teseu" ao longo dos anos.

"O mecanismo de marcação sináptica persistente é análogo à forma como novas pranchas substituem pranchas antigas para manter o Navio de Teseu através das gerações, e permite que as memórias persistam por anos, mesmo quando as proteínas que dão suporte à memória são substituídas", diz Sacktor.

Francis Crick previu intuitivamente o mecanismo da Nave de Teseu, inclusive prevendo o papel da proteína quinase. Mas levou 40 anos para descobrir que os componentes eram KIBRA e PKMzeta, e para desvendar o mecanismo pelo qual eles interagem.