Análise proteômica temporal de hipocampo de ratos fornece evidências para a reconsolidação de memórias no condicionamento operante

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Departamento de Biologia Celular, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2018.Os animais são capazes de guardar informações adquiridas do mundo exterior em forma de memórias. A formação de memórias ocorre através de um rearranjo de circuitos neurais, que é provocado por alterações na transcrição, tradução e adição de grupos químicos em proteínas em forma de mudanças pós-traducionais (PTMs) em células de regiões específicas do sistema nervoso central como o hipocampo. Notavelmente, a caracterização molecular da formação de memórias tem sido realizada primariamente em animais submetidos a paradigmas comportamentais relacionados a memória espacial ou de medo. Neste estudo, nós examinamos as mudanças moleculares associadas com o armazenamento de informações em animais submetidos ao condicionamento operante (OC). Aqui, empregamos a cromatografia de troca aniônica (SAX) offline com eluição através de um gradiente crescente de sal seguido de uma cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas em tandem (LC-MS/MS) para mensurar mudanças no proteoma e fosfoproteoma hipocampais em estágios precoce e tardio da formação de memórias, assim como depois da evocação do comportamento. Identificamos um total de 8.951 proteínas e 568 fosfoproteínas. Mudanças estatisticamente significativas foram detectadas em 456 proteínas e 53 fosfoproteínas ao longo dos intervalos de tempo mencionados anteriormente. Ademais, mensurações de abundância de mRNA por reação em cadeia de polimerase em tempo real revelou uma fraca interdependência entre os níveis de transcritos e proteínas, dando suporte a noção de uma baixa correlação entre proteínas e mRNAs em estados celulares perturbados. Além disso, a identificação de proteínas diferencialmente reguladas do sistema ubiquitina-proteassoma (UPS), assim como calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII), fornece evidência para a existência de uma janela de tempo depois da evocação do comportamento na qual informações armazenadas se tornam sensíveis a modificações conhecido como reconsolidação.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).Animals are able to store newly acquired information about the external world as memories. Memory formation occurs via rearrangements of neural circuitries, which are elicited by changes in transcription, translation and post-translation modifications (PTMs) in cells of specific regions of the central nervous system such as the hippocampus. Notably, the molecular characterization of memory formation has been carried out primarily in the context of animals that have been subjected to fear or spatial learning paradigms. In this study, we examined the molecular changes associated with information storage in rodents subjected to operant conditioning (OC). Herein, we employed strong anionic exchange (SAX) with salt gradient elution as a fractionation strategy followed by liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LCMS/ MS) to measure changes in hippocampal proteome and phosphoproteome at early and late stages of memory formation, as well as after behavior recall. We identified a total of 8,951 proteins and 568 phosphoproteins, making this study the largest hippocampal proteome to date. Statistically significant abundance changes were shown in 465 proteins and 64 phosphoproteins throughout the aforementioned time intervals. Furthermore, quantitative polymerase chain reaction measurements of mRNA abundance levels revealed a weak interdependence between protein and transcript levels, giving credence to the notion of a low correlation between proteins and mRNAs in disturbed cellular states. Also, the identification of differentially regulated proteins of the ubiquitin-proteasome system (UPS), as well as calcium/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII), provides evidence for the existence of a time window after behavioral recall in which stored information may become liable to further changes known as memory reconsolidation