Scoperto un ruolo della D-cisteina
nel cervello dei mammiferi
LUDOVICA R.
POGGI
NOTE E NOTIZIE - Anno XVIII – 02 ottobre
2021.
Testi
pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di
Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie
o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione
“note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati
fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui
argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
La cisteina è un aminoacido proteinogeno
semiessenziale con formula C3H7NO2S e le sue numerose
funzioni biologiche sono legate alla nucleofilia del suo gruppo sulfidrilico
che è facilmente ossidato. La reattività è accresciuta quando il gruppo tiolico
è ionizzato e i residui di cisteina nelle proteine hanno un pKa vicino a valori
neutri. Le principali funzioni biologiche della cisteina sono queste: 1) precursore
dell’antiossidante glutatione; 2) precursore dei gruppi ferro-zolfo; 3) legame
di ioni metallici; 4) ruoli nella struttura delle proteine.
La cisteina, aminoacido polare e molecola chirale, è
importante nel processo di cheratinizzazione e dunque nella formazione del
pelo. La D-cisteina, considerata un’importante fonte di zolfo nel metabolismo
cellulare umano, è ancora oggetto di studio per numerosi aspetti non chiariti
della sua fisiologia.
I D-aminoacidi sono sempre più riconosciuti quali
importanti molecole di segnalazione nel sistema nervoso centrale dei mammiferi
e la cisteina in vitro è l’aminoacido con il più rapido tasso di
racemizzazione spontanea, il suo D-stereoisomero non è stato ancora
sufficientemente studiato.
Evan R. Semenza e un gruppo di ricercatori guidato
da Solomon H. Snyder hanno stabilito la presenza di D-cisteina endogena nel
cervello di mammiferi. Usando saggi di elevata sensibilità e specificità hanno
delineato le sue azioni come regolatore negativo della segnalazione
indotta dal GF (growth factor) durante lo sviluppo della corteccia
cerebrale e hanno identificato un ipotetico partner di legame che media
questi effetti.
Studiando il nuovo membro della famiglia dei D-aminoacidi
di interesse biologico, e neuroscientifico in particolare, il team di
Solomon H. Snyder, leggenda vivente della neurochimica che nel 1973 scoprì il primo
recettore degli oppioidi, ha aperto una nuova via per la ricerca delle funzioni
di queste proteiformi molecole di segnalazione.
(Semenza E. R., et al., D-cysteine
is an endogenous regulator of neural progenitor cell dynamics in the mammalian
brain. Proceedings of the National Academy of Sciences USA 118 (39) e2110610118
– Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2110610118, 2021).
La provenienza degli autori è la seguente: Max Planck Institute of Neurobiology, Martinsried (Germania);
Graduate School of Systemic Neurosciences, Ludwig-Maximilians-Universität München,
Martinsried (Germania).
Usando la cromatografia liquida chirale ad alta
prestazione e un saggio stereospecifico con luciferasi, i ricercatori hanno
identificato la D-cisteina endogena nel cervello di mammiferi. Hanno
identificato la serina racemasi (SR), che genera la D-serina co-agonista
del recettore N-metil-D-aspartato (NMDA) del glutammato, quale candidato al
ruolo di enzima biosintetico della D-cisteina.
Nel cervello di topo è presente una quantità di
D-cisteina 20 volte maggiore di quella che si rileva nel cervello umano adulto.
Gli esperimenti hanno dimostrato che la D-cisteina riduce la proliferazione
delle cellule embrionali progenitrici neurali (NPC) di topo in vitro
di circa il 50%: un effetto mai prodotto dalla D-serina né dalla L-cisteina. L’effetto
antiproliferativo della D-cisteina è mediato dai fattori di trascrizione Fox01
e Fox03a.
L’influenza selettiva della D-cisteina sulla
proliferazione delle cellule NPC è riflessa nell’ipercrescita e nell’aberrante
laminazione della corteccia cerebrale nei topi SR knockout
neonati.
Infine, il gruppo di ricerca di Solomon Snyder ha
realizzato un filtro unbiased per le proteine leganti D-cisteina nelle
NPC mediante immunoprecipitazione con un anticorpo specifico per la D-cisteina,
seguita da spettrometria di massa. Questo approccio ha identificato il MARCKS (myristoylated
alanine rich C-kinase substrate) quale ipotetica proteina legante la
D-cisteina.
Considerati nel loro insieme, questi risultati stabiliscono
la presenza di D-cisteina endogena nel cervello dei mammiferi, e la
identificano quale regolatore fisiologico dell’omeostasi delle cellule
NPC nel cervello in corso di sviluppo.
L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e
invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione
“NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Ludovica R. Poggi
BM&L-02 ottobre
2021
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