Immediate and deferred epigenomic signatures of in vivo neuronal activation in mouse hippocampus

El estudio, realizado en roedores, describe por primera vez los cambios en la organización del material genético de las neuronas excitadoras del hipocampo de animales adultos tras la activación. Para lograr este objetivo, el equipo ha adaptado y aplicado por primera vez en un cerebro de ratón intacto varias técnicas en neurogenómica. El resultado es un extenso y novedoso análisis multi-ómico de los cambios en la organización del material genético de las neuronas desencadenadas por la activación neuronal tanto en un contexto patológico (epilepsia) como fisiológico (aprendizaje y memoria). La investigación revela que en ambos casos la activación neuronal está asociada a una «explosión» transcripcional (es decir, una activación muy fuerte de genes específicos) que produce proteínas importantes para la plasticidad neuronal y la consolidación de la memoria. Los cambios iniciados por la activación neuronal son más complejos y actúan a más niveles de lo que se pensaba anteriormente. Esta activación está asociada con un aumento en la accesibilidad a la cromatina y la aparición de nuevas interacciones entre regiones de la cromatina separadas entre si que son necesarias para la activación génica. El análisis longitudinal de los cambios también revela que algunos de estos cambios son duraderos y pueden detectarse incluso días después de la activación neuronal, como una forma de memoria genómica de la activación neuronal pasada. Los ajustes dinámicos y a gran escala de la topología del genoma observados en nuestro estudio probablemente contribuyen a la respuesta transcripcional rápida y coordinada asociada con la activación neuronal tanto en condiciones normales como patológicas. Estas huellas epigenéticas en la cromatina podrían representar un sustrato apropiado para cambios duraderos en el comportamiento. Podrían participar en el establecimiento de recuerdos al influir en la respuesta futura de las neuronas a los mismos estímulos que causaron el cambio o a otros diferentes. Además, algunos de estos cambios duraderos podrían estar relacionados con trastornos cerebrales como la epilepsia y la disfunción cognitiva.

El estudio ha sido llevado a cabo por un equipo internacional liderado por investigadores del Instituto de Neurociencias, UMH-CSIC en Alicante, con la participación del equipo del Profesor Victor G. Corces de la Universidad de Emory en Atlanta (Estados Unidos).

El etiquetado genético con la proteína fluorescente verde de la envoltura nuclear introducido por el grupo de investigadores del Instituto de Neurociencias, UMH-CSIC en Alicante, permite el aislamiento rápido de los núcleos de subpoblaciones neuronales específicas y la aplicación de una amplia gama de tecnologías de secuenciación masiva. Esto ha permitido describir por primera vez los complejos cambios de transcripción, y de estructura e interacción de la cromatina desencadenados por la activación neuronal.