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

www.brainmindlife.org

 

 

 

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[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.