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”.
[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).