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

www.brainmindlife.org

 

 

 

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