Come si conserva una proteina di
breve vita per una memoria a lungo termine
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XX – 29 aprile
2023.
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]
A ottobre dello scorso anno abbiamo affrontato questo
problema: come è possibile che noi conserviamo ricordi per anni se le proteine
che li codificano hanno un’emivita di pochi giorni? E in quell’articolo abbiamo
ricordato il meccanismo in due passi proposto già nel 1984 da Francis Crick: il
primo step consiste in una proteina multimerica, costituita da subunità
che si possono fosforilare a vicenda; il secondo step richiede che la
proteina vada incontro a ‘scambi di subunità’ tali che le subunità originarie
possano essere scambiate con altre nuove che le sostituiscano nel complesso attivo,
dove possono essere fosforilate acquistando le proprietà degli elementi della
proteina iniziale[1]. Un
modello alternativo è che gli oloenzimi attivi, rimanendo integri, possano trasferire
direttamente l’attività agli oloenzimi inattivi[2], [3].
Per il rimodellamento sinaptico e la memoria ha un’importanza
cruciale l’espressione dipendente dall’attività dei geni IEG (immediate early genes), ma non è noto
come i geni IEG siano conservati per la memoria nonostante i trascritti e il
ricambio proteico. Sulagna Das
e colleghi coordinati da Robert H. Singer, per affrontare questo problema hanno
monitorato Arc, un IEG essenziale per il consolidamento
della memoria, ottenendo risultati di notevole interesse.
(Das
S. et al., Maintenance of a short-lived protein required for a long-term
memory involves cycles of transcription and local translation. Neuron – Epub ahead
of print doi: 10.1016/j.neuron.2023.04.005, April 25, 2023).
La provenienza degli autori è la seguente: Department of Cell Biology, Albert Einstein College
of Medicine, Bronx, New York, NY (USA); Program in RNA Biology, Albert Einstein
College of Medicine, Bronx, New York, NY (USA); Dominick P. Purpura Department
of Neuroscience, Albert Einstein College of Medicine, Bronx, New York, NY (USA);
Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Albert Einstein College of
Medicine, Bronx, New York, NY (USA).
Usando un
topo knockin in cui gli alleli di Arc
endogeno erano contrassegnati come fluorescenti, Das
e colleghi hanno realizzato un imaging in tempo reale delle dinamiche
dell’mRNA di Arc in singoli neuroni in coltura
e in tessuto cerebrale.
Inaspettatamente,
una singola scarica di stimolo è stata sufficiente a indurre cicli di
riattivazione trascrizionale nello stesso neurone. Successivi cicli di
trascrizione richiedevano la traduzione, mentre nuove proteine Arc erano impegnate in un feedback positivo autoregolatorio per re-indurre la trascrizione. I
conseguenti Arc mRNA, preferenzialmente si
localizzavano ai siti marcati dalla precedente proteina Arc,
assemblando un “hotspot” di traduzione, e consolidando “hubs” di Arc dendritica. Questi cicli di trascrizione-traduzione, che
accoppiano l’espressione sostenuta della proteina, forniscono un meccanismo mediante
il quale un evento di breve durata possa supportare una memoria a lungo
termine.
L’autore 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”).
Roberto
Colonna
BM&L-29 aprile 2023
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e culturale non-profit.
[1] Francis Crick, Memory and molecular turnover. Nature 312, 101, 1984.
[2] Giuseppe Perrella, I
meccanismi sinaptici della memoria, p. 2 (relazione introduttiva all’incontro
di aggiornamento su “Neurobiologia della memoria”), BM&L-Italia, Firenze
2008.
[3] Note e Notizie 22-10-22
Risolto il mistero della conservazione della memoria dopo ricambio proteico.