Identificazione di geni per la morte selettiva e patologica degli assoni
NICOLE CARDON
NOTE
E NOTIZIE - Anno XII – 28 giugno 2014.
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 selezione durante lo sviluppo embrionario che contribuisce al costituirsi dell’architettura sinaptica del cervello, implica l’eliminazione di neuriti, un evento diffusamente presente anche nel sistema nervoso centrale maturo per effetto di danno tossico, traumatico o patologico. Lo studio dei processi che portano alla distruzione di assoni e dendriti per effetto di malattie neurodegenerative, ma anche a seguito di ictus e traumi, ha prodotto una mole notevole di dati, tuttavia non si conoscono ancora, o sono scarsamente definite, le vie molecolari comuni sottostanti la degenerazione dei prolungamenti cellulari in tutte le condizioni note.
Lukas J. Neukomm, con Marc R. Freeman e tre altri colleghi, ha
realizzato un approccio genetico in vivo
nell’ala di Drosophila, con una
precisione metodologica che giunge al singolo assone, per l’osservazione
dell’insorgenza, della progressione e dello smaltimento della degenerazione
assonica presso i neuriti di controllo adiacenti. I cinque ricercatori hanno
anche prodotto dei reagenti genetici per facilitare il rapido isolamento in vivo dei mutanti, indotti da etil-metano solfonato, privi di degenerazione assonica. Neukomm e colleghi auspicano che analisi genetiche non
condizionate (unbiased)
ed estese a tutto il genoma potranno fornire nuovi bersagli farmacologici per
interventi terapeutici volti a prevenire la perdita di assoni e sinapsi dopo
danno o malattia (Neukomm L. J., et
al. Rapid in vivo forward genetic approach for
identifying axon death genes in Drosophila. Proceedings
of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead of print doi:10.1073/pnas.140623011,
2014).
La provenienza
degli autori dello studio è la seguente: Department
of Neurobiology and Howard Hughes Medical Institute, University of
Massachusetts Medical School, Worcester, MA (USA); Dr John T. Mcdonald Foundation Department of Human Genetics and John
P. Hussman Institute for Human Genomics, University
of Miami Miller School of Medicine, Miami, Florida (USA). Editor: Ben A. Barres, Stanford University School of Medicine,
Stanford, California (USA).
Gli assoni, intesi come neuriti in generale ma soprattutto come cilindrassi mielinizzati da oligodendrociti nel sistema nervoso centrale, quando perdono la loro integrità per effetto di danni acuti, insulti tossici o malattie neurodegenerative, attivano un non bene definito piano di autodistruzione mediante una via di segnalazione che porta ad estesa frammentazione e a perdita funzionale. Si suppone che, in parte o in tutto, gli eventi molecolari di questa procedura autoeliminativa coincidano con quelli posti in essere nella selezione delle sinapsi che si verifica durante lo sviluppo, secondo alcuni processi estesamente indagati.
Neukomm e colleghi descrivono un approccio, per il cui dettaglio si rimanda al testo dell’articolo, che ha consentito loro di analizzare, mediante la degenerazione walleriana nella L1 wing vein di Drosophila, i fenotipi degenerativi degli assoni in vivo al livello di risoluzione del singolo neurite.
In pratica, questo metodo ha consentito ai ricercatori di effettuare l’assotomia di specifici sotto-insiemi di assoni, seguita dall’esame della degenerazione assonica progressiva e della rimozione dei detriti lungo gli assoni contigui indenni, fungenti da “controllo”.
Neukomm e colleghi hanno sviluppato nuovi reagenti (Flippase, FLP) usando promotori di geni proneurali per guidare l’espressione di FLP molto precocemente nelle linee cellulari neuroniche. Questi strumenti hanno consentito - e consentono - la produzione di popolazioni cellulari clonate a mosaico, con alta efficienza nei neuroni sensoriali dell’ala di Drosophila.
Nell’esposizione della sperimentazione, i ricercatori descrivono una raccolta di linee ottimizzata per forward genetic mosaic screens, usando MARCM (mosaic analysis with a repressible marker; cioè, mutante omozigote GFP-etichettato) su tutti i bracci principali degli autosomi (all’incirca il 95% del fly genome). Infine, come prova di principio, gli autori dello studio hanno analizzato il cromosoma X e identificato una serie di otto alleli recessivi e due dominanti di highwire, una ubiquitina E3 ligasi richiesta per la degenerazione degli assoni.
Si dovrebbe procedere con simili analisi genetiche (unbiased forward genetic screens) che, con ogni probabilità, dovrebbero aiutare a delineare rapidamente i geni della morte degli assoni, in tal modo fornendo potenziali bersagli farmacologici per interventi terapeutici o preventivi volti ad impedire la perdita di assoni e sinapsi necessarie al funzionamento cerebrale.
L’autrice della nota ringrazia la
dottoressa Floriani per la correzione della bozza ed invita alla lettura dei
numerosi scritti di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E
NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).