Il gene umano SRPX2 associato al linguaggio regola sinapsi e vocalizzazione
nel topo
ROBERTO COLONNA
NOTE
E NOTIZIE - Anno XI – 23 novembre 2013.
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 rientra negli
oggetti di studio dei soci componenti lo staff
dei recensori della Commissione
Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
La formazione delle sinapsi nel cervello durante l’embriogenesi costituisce un processo fondamentale per lo stabilirsi dei corretti rapporti fisiologici fra aree geneticamente determinate nel loro ruolo secondo le caratteristiche della specie. Tutte le funzioni del sistema nervoso centrale, incluso il controllo sugli altri sistemi dell’organismo, dipendono da una corretta formazione delle giunzioni fra singoli neuroni, microcircuiti, macrocircuiti e grandi sistemi di moto e di senso che realizzano la base necessaria per ogni funzione e atto della vita di relazione. Per questa ragione, la formazione delle sinapsi nello sviluppo del sistema nervoso può considerarsi la fase culminante, che richiede il corretto realizzarsi di eventi precoci, quali la produzione e la migrazione dei neuroni, e di eventi preparatori, quali lo sviluppo di assoni e dendriti. Il processo, che prevede tanto una proliferazione quanto una riduzione selettiva del numero, così come accade per i neuroni, è considerato uno dei cardini della unicità individuale che, secondo Gerald Edelman, sarebbe conseguenza della selezione delle sinapsi tanto quanto quella delle cellule nervose.
La sinaptogenesi è, comunque, un fenomeno definito e controllato, del quale si conoscono gli aspetti principali. Con coerenza evolutiva, attraverso la filogenesi, gli assoni e le loro controparti post-sinaptiche realizzano una segnalazione a cascata bidirezionale, che assicura che le giunzioni si formino fra le cellule giuste e, cosa ancora più rilevante e straordinaria se si pensa che avviene in poco tempo qualche miliardo di volte, che la precisa sede del rilascio del neurotrasmettitore sia allineata con l’aggregazione dei giusti recettori sulla membrana post-sinaptica. Costituite le giunzioni, il perfezionamento di struttura e funzione migliora la forza e l’efficienza sinaptica. Durante questa fase, mentre alcune sinapsi continuano a maturare, altre vanno incontro ad involuzione ed infine scompaiono. Le giunzioni che superano questo periodo selettivo sono destinate, in genere, a permanere. Per conservare la memoria funzionale contenuta nella disposizione e nella configurazione delle giunzioni così formate nello sviluppo, molte sinapsi dovranno essere mantenute a lungo o costantemente rimpiazzate[1].
Il processo di formazione delle sinapsi durante lo sviluppo del cervello dipende dall’attività coordinata di proteine sinaptogeniche, alcune delle quali sono state implicate nella patogenesi di vari disturbi neuroevolutivi.
Sia ed
Hunganir della Johns Hopkins University, lavorando con Clem della Mount Sinai
School of Medicine, hanno accertato che il gene
SRPX2, associato nell’uomo alla parola, codifica una proteina che promuove
la sinaptogenesi nella corteccia
cerebrale, ed hanno ottenuto dati che collegano nel topo questo gene ad una
funzione vocale tipica delle specie murine (Sia G. M., Clem R. L. and Huganir R. L., The Human Language-Associated
Gene SRPX2 Regulates Synapse Formation and Vocalization in Mice. Science [Epub ahead of print doi:10.1126/science.1245079], 2013).
La provenienza degli autori è la
seguente: Howard Hughes Medical Institute, Johns Hopkins University School of
Medicine, Baltimore, Maryland (USA); Department of Neuroscience, Johns Hopkins
University School of Medicine, Baltimore, Maryland (USA); Friedman Brain
Science, Mount Sinai School of Medicine, New York (USA).
La sperimentazione condotta dai tre ricercatori ha rivelato che il gene per la sushi repeat-containing domain protein X-linked 2 (SRPX2) codifica una molecola polipeptidica che ha la capacità di promuovere la formazione di nuove sinapsi nella corteccia cerebrale.
Nella nostra specie il gene SRPX2 è stato associato, nell’ambito dei disturbi
neurologici, all’epilessia e, nel suo ruolo fisiologico, è stato posto in
rapporto con l’abilità umana di comunicazione verbale. In particolare, è noto
che SRPX2 è un target dell’importante fattore di trascrizione FoxP2 (foxhead
box protein P2). In proposito, leggiamo: “Il nome deriva da quello di un’ampia famiglia di geni, FOX,
ripartita in sottogruppi dalla A alla Q.
FOX sta per “fork head box”, una caratteristica sequenza presente
in molti geni, e le cui mutazioni danno luogo nel moscerino della frutta Drosophila
melanogaster ad una deformazione a forchetta della testa dell’embrione, da
cui il nome.
FOXP2 vuol dire, dunque: gene della famiglia fork head box, sottogruppo P, membro numero 2. Altri membri dello stesso sottogruppo sono FOXP1, FOXP3 e FOXP4.
FOXP2 codifica un fattore di trascrizione, ossia una proteina che si lega a particolari segmenti del DNA, così determinando se altri geni saranno letti e tradotti nei loro rispettivi prodotti. La proteina FOXP2, in qualità di fattore di trascrizione, si ritiene che agisca da interruttore “on-off” di centinaia e forse migliaia di geni bersaglio.
Una mutazione in uno dei due alleli può comportare la riduzione alla metà delle molecole FOXP2 fisiologicamente valide, verosimilmente determinando lo sviluppo di disturbi come quelli osservati nella famiglia KE”[2].
Sia e colleghi hanno poi rilevato che FoxP2 modula la formazione delle sinapsi mediante la regolazione dei livelli di SRPX2.
Un altro esito rilevante della sperimentazione è la dimostrazione che la riduzione dei livelli di SRPX2 compromette lo sviluppo della vocalizzazione ultrasonica nei topi.
In sintesi, i dati emersi da questo studio, suggeriscono che FoxP2 modula lo sviluppo di circuiti neuronici mediante la regolazione della sinaptogenesi, e che SRPX2 è un fattore sinaptogenico che può giocare un ruolo fondamentale nella patogenesi di disturbi del linguaggio ad eziologia genetica.
L’autore della nota invita alla
lettura delle recensioni di lavori di argomento connesso che appaiono sul sito
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[1] Cfr. G. Perrella, La forma è memoria. BM&L-Italia, Firenze 2003.
[2] Si veda nella sezione “In Corso” (FOXP2 E LA PAROLA): Diane Richmond & Giuseppe Perrella, FOXP2 e la Parola, pp. 2-3 (versione pdf), BM&L-Italia, Firenze 2007. Nella famiglia KE per tre generazioni erano stati registrati membri con gli stessi disturbi delle funzioni comunicative: nel 2001 Fisher e colleghi identificarono in FOXP2 le mutazioni responsabili dei sintomi.