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

www.brainmindlife.org

 

 

 

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