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Você consegue reconhecer alguém que não vê há anos, mas esquece o que comeu no café da manhã ontem? Nossos cérebros constantemente reorganizam seus circuitos para lembrar rostos familiares ou aprender novas habilidades, mas a base molecular desse processo não é bem compreendida. Hoje, os cientistas relatam que grupos de sulfato em moléculas de açúcar complexas chamadas glicosaminoglicanos (GAGs) afetam a “plasticidade” no cérebro de camundongos. Determinar como os GAGs funcionam pode nos ajudar a entender como a memória e o aprendizado funcionam em humanos e fornecer maneiras de reparar a conectividade neural após lesões.
Os pesquisadores apresentarão seus resultados hoje na reunião de outono da American Chemical Society (ACS).
Os açúcares que adoçam frutas, doces ou bolos são, na verdade, apenas algumas variedades simples dos muitos tipos de açúcares existentes. Quando amarrados juntos, eles podem produzir uma grande variedade de açúcares complexos. Os GAGs são formados pela ligação de outras estruturas químicas, incluindo grupos sulfato.
“Se estudarmos a química dos GAGs no cérebro, podemos aprender sobre a plasticidade cerebral e, com sorte, no futuro, usar essa informação para restaurar ou aprimorar as conexões neurais envolvidas na memória”, diz Linda Hsieh-Wilson, Ph.D., o investigador principal do projeto apresentando a pesquisa na reunião.
“Esses açúcares regulam inúmeras proteínas e suas estruturas mudam durante o desenvolvimento e com a doença”, explica ela. Hsieh-Wilson está no Instituto de Tecnologia da Califórnia.
No cérebro, a forma mais comum de GAG é o sulfato de condroitina, encontrado em toda a matriz extracelular que envolve as muitas células do cérebro. O sulfato de condroitina também pode formar estruturas conhecidas como “redes perineuronais”, que envolvem neurônios individuais e estabilizam as conexões sinápticas entre eles.
Uma maneira pela qual a função de um GAG pode ser alterada é por meio de motivos de sulfatação ou padrões de grupos sulfato presos às cadeias de açúcar. A equipe de Hsieh-Wilson está interessada em como esses padrões de sulfatação são alterados e como eles podem regular processos biológicos, como neuroplasticidade e memória social. Isso também poderia um dia permitir que os pesquisadores modulassem essas funções como um tratamento potencial para lesões do sistema nervoso central, doenças neurodegenerativas ou distúrbios psiquiátricos.
Quando a equipe deletou o Chst11 gene responsável pela formação de dois principais padrões de sulfatação no sulfato de condroitina em camundongos, defeitos formados em suas redes perineuronais. No entanto, o número de redes realmente aumentou na ausência dos motivos de sulfação, alterando os tipos de conexões sinápticas entre os neurônios. Além disso, os camundongos não conseguiram reconhecer os ratos aos quais haviam sido apresentados anteriormente, o que sugere que esses padrões afetam a memória social.
Curiosamente, essas redes podem ser mais dinâmicas do que se pensava – elas podem desempenhar um papel tanto na infância quanto na idade adulta. Quando os pesquisadores visaram Chst11 especificamente no cérebro de camundongos adultos, eles encontraram os mesmos efeitos nas redes perineuronais e na memória social. “Esse resultado sugere que pode ser possível manipular essas redes durante a adolescência ou a idade adulta para potencialmente religar ou fortalecer certas conexões sinápticas”, diz Hsieh-Wilson.
Em outros experimentos recentes, a equipe queria entender como os GAGs e seus padrões de sulfação poderiam afetar a regeneração do axônio ou a capacidade dos neurônios de se reconstruir após uma lesão. Os pesquisadores agora estão trabalhando para identificar receptores de proteínas que ligam motivos de sulfatação específicos. Até agora, eles descobriram que motivos específicos fazem com que esses receptores se agrupem na superfície da célula e inibam a regeneração. Este processo pode ser bloqueado para criar ferramentas ou tratamentos para promover a regeneração do axônio. Ter mais informações sobre esse processo pode um dia ajudar a reparar os danos causados por certas doenças neurodegenerativas ou derrames, diz Hsieh-Wilson.
Os pesquisadores reconhecem o financiamento dos Institutos Nacionais de Saúde e da Fundação Craig H. Neilsen.
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