Liprine alfa avviano i processi umani di assemblaggio presinaptico
ROBERTO
COLONNA
NOTE E NOTIZIE - Anno XXI – 23 marzo
2024.
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]
Un milione di miliardi di sinapsi realizzano
le funzioni del cervello umano, segnalando grazie a 52 neurotrasmettitori
principali, a famiglie di recettori e ai ruoli funzionali di cellule, circuiti,
reti e sistemi, che costituiscono la realtà più complessa presente in natura. Ad
ogni piccola frazione di secondo della nostra vita avviene un numero astronomico
di volte il rilascio di quanti di neurotrasmettitore che si legano a recettori determinando
la trasmissione dell’impulso nervoso. La propagazione e l’elaborazione dei
segnali delle sinapsi che costituiscono, ai due estremi, l’unità funzionale
minima e la connettività neurale complessiva, è possibile solo grazie a un
allineamento specializzato di strutture e macchine molecolari di membrana
presinaptiche e post-sinaptiche.
La formazione di connessioni sinaptiche ha il suo
massimo picco durante lo sviluppo embrionario, ma continua durante tutta la
vita. Studi recenti condotti nel topo suggeriscono che una frazione
considerevole di sinapsi è continuamente ricambiata anche nel cervello adulto.
L’organizzazione a circuito è rifinita dall’attività dei neuroni, ma sinapsi
morfologicamente normali si formano anche in assenza di trasmissione sinaptica,
indicando l’importanza dei sottostanti meccanismi biologici cellulari.
Sul versante del compartimento presinaptico, la
formazione della giunzione interneuronica comporta l’assemblaggio della zona
attiva, una regione elettrondensa adiacente alla membrana cellulare,
definita come il sito dell’esocitosi di vescicole sinaptiche. la zona attiva
è formata da un set conservato di proteine dell’impalcatura intracellulare; in
particolare, membri delle famiglie RIM, RIM-BP, Munc13, bassoon/piccolo, ELKS e
liprin-α, che insieme formano una rete di interazione proteica che
organizza i costituenti presinaptici essenziali: il pool delle vescicole
sinaptiche, l’apparato molecolare per l’esocitosi delle vescicole sinaptiche e
i canali del calcio regolati dal voltaggio. I siti di rilascio delle vescicole
sinaptiche si allineano precisamente con fedeltà nanometrica ai recettori sulla
membrana post-sinaptica, ma come sia possibile un assemblaggio coordinato delle
strutture pre- e post-sinaptiche con questo livello di precisione, non è stato
ancora definito.
Berta Marcό de la Cruz, Joaquin Campos e colleghi coordinati da
Fredrik Sterky, principalmente interessati alle
sinapsi del cervello umano ma guidati dal lavoro condotto negli invertebrati, hanno
ipotizzato che le proteine liprin-α direttamente collegano i
contatti trans-sinaptici iniziali ai passi seguenti fino alla fine del
processo.
I risultati ottenuti chiariscono la sequenza
gerarchica di eventi che conduce al perfetto assemblaggio dei terminali
presinaptici nelle sinapsi umane.
(Marcό
de la Cruz B. et al., Liprin-α proteins are master regulators of
human presynapse assembly. Nature Neuroscience – Epub ahead
of print doi: 10.1038/s41593-024-01592-9,
2024).
La provenienza degli autori è la seguente: Department
of Laboratory Medicine, Institute for Biomedicine, Sahlgrenska
Academy, University of Gothenburg, Gothenburg (Svezia);
Wallenberg Centre for Molecular and Translational Medicine, University of
Gothenburg, Gothenburg (Svezia); Institute of Anatomy
and Cell Biology, Heidelberg University, Heidelberg (Germania); School of Life
Sciences, Brain Research Center, Southern University of Science and Technology,
Shenzhen (Cina); Shenzhen Key Laboratory of Biomolecular Assembling and
Regulation, Southern University of Science and Technology, Shenzhen (Cina).
Come si diceva
in precedenza, l’allineamento con nanometrica precisione dei siti di rilascio
presinaptici con i recettori post-sinaptici è una regola sempre rispettata
nella costituzione delle giunzioni, ma in che modo i nascenti contatti
cellula-cellula si traducono in assemblaggio di specializzazioni presinaptiche
non è chiaro. Berta Marcό de la Cruz, Joaquin Campos, Fredrik Sterky e colleghi hanno verificato il ruolo delle proteine liprin-α
nelle sinapsi dei neuroni della nostra specie.
Nei neuroni umani che mancavano di tutte e quattro
le isoforme delle proteine liprin-α i contatti sinaptici nascenti si
formavano, ma il reclutamento di costituenti delle zone attive e l’accumulo
di vescicole sinaptiche risultava bloccato, con il risultato dello sviluppo di
bottoni sinaptici “vuoti” di vescicole e completa perdita della trasmissione
sinaptica.
La sperimentazione ha definito il processo di
localizzazione della liprina-α nei siti delle
sinapsi nascenti: interazioni con molecole di adesione cellulare (CAM) presinaptiche
sia della famiglia LAR-RPTP sia di neurexine via CASK
sono necessarie per la nanometrica collocazione delle proteine presinaptiche. Dopo
questa fase, liprin-α successivamente recluta componenti
presinaptici mediante una diretta interazione con proteine ELKS.
L’insieme dei dati emersi da questo studio, per il
cui dettaglio si rinvia alla lettura integrale del testo originale, stabilisce
che l’assemblaggio dei terminali presinaptici dei neuroni umani è governato da
una sequenza gerarchica di eventi, in cui il reclutamento delle proteine liprin-α
da parte delle CAM presinaptiche costituisce un passo critico iniziale.
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-23 marzo 2024
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