La logica meccanica del trasporto assonico

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno IX - 28 maggio 2011.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). La sezione “note e notizie” presenta settimanalmente note di recensione di lavori neuroscientifici selezionati dallo staff dei recensori fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci afferenti alla Commissione Scientifica, e notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società Nazionale di Neuroscienze.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

Le molecole proteiche fondamentali per le funzioni presinaptiche sono sintetizzate nel comparto del soma neuronico tradizionalmente definito col termine di derivazione greca pericarion, ossia l’area neuroplasmatica che circonda il nucleo nella sezione della cellula nervosa detta pirenoforo. Da qui, queste proteine raggiungono i terminali sinaptici mediante due modalità di trasporto assonico, rispettivamente corrispondenti a due tipologie fisiologiche di molecole: 1) le proteine che si ancorano alla membrana sono traslate mediante vescicole condotte da motori nel trasporto assonico rapido; 2) le proteine citosoliche viaggiano grazie a meccanismi molecolari ancora poco conosciuti nel trasporto assonico lento[1].

David A. Scott e collaboratori del Department of Neurosciences, University of California at San Diego, hanno studiato la configurazione e la cinetica lungo i neuriti delle molecole solubili, elaborando un’interessante ipotesi basata sui dati rilevati (Scott D. A., et al. Mechanistic Logic Underlying the Axonal Transport of Cytosolic Proteins. Neuron 70 (3), 441-454, 2011).

I ricercatori hanno accertato che, in assoni in coltura, popolazioni di proteine citosoliche contrassegnate con la proteina fluorescente verde (GFP, da green fluorescent protein) fotoattivabile (PAGFP, photoactivatable GFP) si muovevano con una tendenza anterograda lenta motore-dipendente, distinta sia dal traffico vescicolare che dalla diffusione delle molecole non evidenziate con PAGFP.

La tendenza complessiva è probabilmente generata da un’intricata cinetica di particelle implicanti assemblaggi transitori e cambiamenti di velocità a scatti vettoriali di breve raggio. Studi biochimici in vivo rivelano che le proteine citosoliche sono organizzate in strutture di ordine più elevato, all’interno delle frazioni arricchite di assoni che sono in gran parte separate dalle vescicole.

La realizzazione di modelli biofisici, basati sui dati emersi dalla sperimentazione, consente di prevedere uno scenario in cui le molecole solubili si assemblano dinamicamente in strutture mobili sovramolecolari. Una rigorosa logica di fisica meccanica sembra essere alla base dei singoli processi.

Scott, Das, Tang e Roy propongono un modello in cui le proteine citosoliche sono veicolate mediante assemblaggio dinamico in complessi multi-proteinici, direttamente/indirettamente trasportate da motori.

 

L’autore della nota invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che compaiono nella sezione “Note e Notizie”.

 

Roberto Colonna

BM&L-28 maggio 2011

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Ricordiamo, qui di seguito, le principali caratteristiche molecolari dei due tipi di trasporto assonale. Trasporto assonico rapido (bidirezionale): a) proteine secretorie e di membrana di nuova sintesi destinate all’assone viaggiano mediante trasporto anterogrado rapido; b) il passaggio per l’apparato di Golgi è obbligatorio per la maggior parte delle proteine destinate al trasporto rapido; c) il trasporto anterogrado muove vescicole sinaptiche, precursori dell’assolemma e mitocondri lungo l’assone; d) il trasporto retrogrado riporta fattori trofici, materiale esogeno e vecchi costituenti di membrana al corpo cellulare del neurone; e) meccanismi di scelta molecolare assicurano l’invio delle proteine a specifiche compartimentazioni di membrana. Trasporto assonico lento: a) elementi del citoscheletro e del citoplasma si muovono coerentemente a bassa velocità; b) la crescita e la rigenerazione dell’assone sono limitate dall’entità del trasporto assonico lento (v. G. Perrella, Appunti di Neurochimica. BM&L-Italia, Firenze 2006).