Alimento para o pensamento: a proteína Master melhora o aprendizado e a memória

Alimento para o pensamento: a proteína Master melhora o aprendizado e a memória

Cientistas da Salk descobrem uma única proteína que energiza os músculos e o cérebro

LA JOLLA – Assim como algumas pessoas parecem construídas para correr maratonas e ter mais facilidade em percorrer quilômetros sem se cansar, outras nascem com um talento especial para memorizar coisas, desde tabuadas até fatos triviais. Essas duas habilidades – correr e memorizar – não são tão diferentes quanto parece.

Os cientistas e colaboradores da Salk descobriram que as atividades físicas e mentais dependem de uma única proteína metabólica que controla o fluxo de sangue e nutrientes por todo o corpo, conforme relatado na revista Cell Metabolism. O novo estudo pode apontar para possíveis tratamentos em medicina regenerativa e de desenvolvimento, bem como maneiras de lidar com defeitos de aprendizado e memória.

“Trata-se de obter energia onde ela é necessária para 'as usinas de energia' do corpo”, diz Ronald Evans, diretor da Salk's Laboratório de Expressão Gênica e autor sênior do novo artigo, publicado em 7 de abril de 2015. “O coração e os músculos precisam de uma onda de energia para realizar exercícios e os neurônios precisam de uma onda de energia para formar novas memórias”.

Os pesquisadores e colaboradores da Salk descobriram que as atividades físicas e mentais dependem de uma única proteína metabólica, ERRγ, que controla o fluxo de sangue e nutrientes por todo o corpo. Nesta imagem, o ERRγ é mostrado (manchado de vermelho) no hipocampo, a área do cérebro responsável pela memória. O novo trabalho pode apontar uma maneira de melhorar o aprendizado.

Fale Connosco para uma imagem de alta resolução.

Imagem: Cortesia do Salk Institute for Biological Studies

A energia para músculos e cérebros, descobriram os cientistas, é controlada por uma única proteína chamada receptor gama relacionado ao estrogênio (ERRγ). O grupo de pesquisa de Evans estudou anteriormente o papel do ERRγ no coração e nos músculos esqueléticos. Em 2011, eles descobriram que promover a atividade ERRγ no músculo de camundongos sedentários aumento do suprimento de sangue para seus músculos e dobrou sua capacidade de execução. ERRγ, eles mostraram, ativa toda uma série de genes musculares que convertem gordura em energia.

Assim, o ERRγ tornou-se conhecido como um interruptor metabólico mestre que energizava o músculo para melhorar o desempenho. Embora os estudos também tenham mostrado que o ERRγ estava ativo no cérebro, os pesquisadores não entenderam o porquê – o cérebro queima açúcar e o ERRγ foi mostrado anteriormente para queimar apenas gordura. Assim, a equipe decidiu examinar mais de perto o que a proteína estava fazendo nas células cerebrais.

Olhando primeiro para os neurônios isolados, Liming Pei, autor principal e co-correspondente do artigo, descobriu que, como no músculo, o ERRγ ativa dezenas de genes metabólicos nas células cerebrais. Inesperadamente, essa ativação está relacionada ao açúcar em vez da gordura. Os neurônios que não tinham ERRγ não conseguiam aumentar a produção de energia e, portanto, tinham um desempenho comprometido.

“Presumimos que o ERRγ fazia a mesma coisa em todo o corpo”, diz Evans. “Mas aprendemos que é diferente no cérebro.” ERRγ, eles agora concluem, ativa vias de queima de gordura nos músculos e vias de queima de açúcar no cérebro.

Evans e seus colaboradores notaram que o ERRγ em camundongos vivos era mais ativo no hipocampo – uma área do cérebro que é ativa na produção de novas células cerebrais, está envolvida no aprendizado e na memória e é conhecida por exigir muita energia. Eles se perguntaram se o ERRγ tinha um papel direto no aprendizado e na memória. Ao estudar camundongos sem ERRγ no cérebro, eles encontraram um link.

Enquanto os camundongos sem a proteína tinham visão, movimento e equilíbrio normais, eles eram mais lentos em aprender a nadar em um labirinto de água – e pobres em lembrar o labirinto em testes subsequentes – em comparação com camundongos com níveis normais de ERRγ.

“O que descobrimos é que os ratos que faltam ERRγ são basicamente aprendizes muito lentos”, diz Pei. Níveis variados de ERRγ também podem estar na raiz das diferenças entre a forma como os humanos aprendem, ele hipotetiza. “Todos podem aprender, mas algumas pessoas aprendem e memorizam com mais eficiência do que outras, e agora pensamos que isso pode estar ligado a mudanças no metabolismo cerebral”.

Uma melhor compreensão do metabolismo dos neurônios pode ajudar a apontar o caminho para melhores tratamentos para distúrbios de aprendizagem e atenção. E possivelmente, aumentar os níveis de ERRγ pode até melhorar o aprendizado, assim como melhora a função muscular.

“O que mostramos é que as memórias são realmente construídas em um andaime metabólico”, diz Evans. “E achamos que, se você quiser entender o aprendizado e a memória, precisa entender os circuitos que fundamentam e alimentam esse processo”.

Outros pesquisadores do estudo foram Yangling Mu, Mathias Leblanc, William Alaynick, Matthew Pankratz, Tiffany W. Tseng, Samantha Kaufman, Ruth T. Yu, Michael Downes, Samuel L. Pfaff e Fred H. Gage, todos do Salk Institute. para Estudos Biológicos; Liming Pei do Universidade da Pensilvânia; Grant D. Barish de Northwestern University; Christopher Liddle do Universidade de Sydney; e Johan Auwerx da Ecole Politécnica Federal de Lausanne.

O trabalho contou com o apoio do Instituto Médico Howard Hughes, o National Institutes of Health, Leona M. e Harry B. Helmsley Charitable Trust, Fundação Médica Ellison e Fundação Glenn para Pesquisa Médica, Hospital Infantil da Filadélfia e os votos de
Centro de Neurociência da Penn Medicine.

Sobre o Salk Institute for Biological Studies:
O Salk Institute for Biological Studies é uma das instituições de pesquisa básica mais proeminentes do mundo, onde professores de renome internacional investigam questões fundamentais das ciências da vida em um ambiente único, colaborativo e criativo. Com foco na descoberta e na orientação de futuras gerações de pesquisadores, os cientistas da Salk fazem contribuições inovadoras para nossa compreensão do câncer, envelhecimento, Alzheimer, diabetes e doenças infecciosas, estudando neurociência, genética, biologia celular e vegetal e disciplinas relacionadas.

As realizações do corpo docente foram reconhecidas com inúmeras honras, incluindo Prêmios Nobel e associações na Academia Nacional de Ciências. Fundado em 1960 pelo pioneiro da vacina contra a poliomielite Jonas Salk, MD., o Instituto é uma organização independente sem fins lucrativos e um marco arquitetônico.