Scoperta e
funzione del sistema della bombesina
LUDOVICA R. POGGI
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 05 aprile 2025.
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]
La scoperta di un’origine
evolutiva, che risale a più di mezzo miliardo di anni fa, di un sistema di
segnalazione legato alla bombesina conferisce una
nuova dimensione biologica a un peptide considerato nell’uomo un neurormone
regolatore del comportamento alimentare.
Il peptide bombesina è stato scoperto nel 1971, isolandolo
dalla pelle di rana, e successivamente sono stati identificati nei mammiferi e
in altri vertebrati i neuropeptidi bombesina-correlati,
quali il neuropeptide rilasciante gastrina e la neuromedina
B, quali regolatori di alimentazione, digestione e altri processi fisiologici.
In precedenza, questi peptidi e i loro recettori accoppiati a proteine G erano
stati identificati solo nei cordati.
Maurice Elphick
della Queen Mary University di Londra, il suo ex-allievo Weiling
Huang e Olivier Mirabeau dell’Institut Pasteur di
Parigi, con i loro colleghi hanno realizzato un progetto di ricerca finalizzato
all’analisi della storia evoluzionistica della bombesina.
Il lavoro ha consentito ai ricercatori di scoprire e caratterizzare
funzionalmente un sistema di segnalazione tipo-bombesina
in un invertebrato dei deuterostomi: la stella di mare Asterias
rubens (phylum Echinodermata).
L’osservazione sperimentale
ha dimostrato l’origine evoluzionistica della segnalazione tipo-bombesina dalla branca dei deuterostomi del regno animale,
scoprendo un antico ruolo nella regolazione del comportamento alimentare.
(Huang W.,
Discovery and functional characterization of a bombesin-type neuropeptide
signaling system in an invertebrate. Proceedings of the National Academy of
Sciences USA – Epub ahead of print doi: 10.1073/pnas.2420966122, 2025).
La
provenienza degli autori è
la seguente: Centre for Evolutionary and Functional
Genomics, School of Biological and Behavioural Sciences, Queen Mary University
of London, London (Regno Unito); Proteomics Facility
Research Technology Platform, School of Life Sciences, University of Warwick,
Coventry (Regno Unito); College of Animal
Science, South China Agricultural University, Guangzhou (Cina); Brain-Immune
Communication Lab, Institut Pasteur, Université Paris
Cité, Bioinformatics and Biostatistics Hub, Inserm U1224, Paris (Francia).
I sistemi di segnalazione neuropeptidici
costituiscono negli animali dei regolatori chiave di processi fisiologici e
comportamentali, ma solo per pochi di essi è stata ricostruita la struttura e
la funzione nella diacronia filogenetica; pertanto, molti peptidi sono studiati
solo per i ruoli fisiologici sperimentalmente accertati negli organismi in cui
sono stati scoperti o identificati. Come si è già detto più sopra, il peptide bombesina è stato isolato per la prima volta dai
tegumenti di Bombina bombina,
detta negli USA European fire-bellied toad, una rana
di media taglia comune nell’Europa centrale e orientale, dal dorso dalle tinte
di tono basso che vanno dal grigio al marrone e al verde, in contrasto con il ventre
di colore rosso acceso. Dopo questa prima identificazione, sono stati trovati
peptidi simili e correlati alla bombesina in altri
cordati: nei mammiferi il GRP (gastrin-releasing
peptide) e la NMB o neuromedina B, e nel cefalocordato Branchiostoma japonicum
un GRP-simile.
Fino al lavoro di Maurice Elphick e colleghi, nessun peptide bombesinico era mai stato isolato in animali non cordati. Il
paziente lavoro di indagine genomica negli invertebrati condotto dagli autori
dello studio qui recensito, all’inizio sembrava un’impresa disperata: così si è
espresso il professor Elphick: “Era un po’ come
cercare un ago in un pagliaio, ma alla fine abbiamo scoperto geni codificanti
un neurormone bombesina-simile nel genoma della
stella marina e dei suoi parenti”.
Infatti, lo studio riporta
la scoperta e la caratterizzazione funzionale di un sistema di segnalazione di
un neuropeptide bombesina-simile in un echinodermo,
la stella marina Asterias rubens. E poi, basandosi sulla sequenza aminoacidica e sulla struttura dei geni, sono state
identificati precursori polipeptidici di molecole bombesina-simili
in vari echinodermi; la struttura della molecola matura bombesina-simile
della stella marina (ArBN) è stata determinata
mediante la spettrometria di massa.
Successivamente, una
proteina correlata a recettori accoppiati a proteine G tipo GRP/NMB dei
vertebrati è stata identificata sperimentalmente come il recettore della
“bombesina della stella marina”, cioè ArBN.
Usando l’ibridizzazione in
situ di mRNA e l’immunoistochimica per l’analisi della distribuzione del
precursore di ArBN in Asterias
rubens, sono stati rilevati pattern
ampiamente diffusi di espressione nel sistema nervoso centrale, nel sistema
digestivo e negli organi locomotori.
Gli effetti di ArBN nella
stella marina includevano contrazione e retrazione dello stomaco evertibile e l’inibizione del comportamento di assunzione
di cibo.
Lo studio dei risultati in
chiave evoluzionistica ha dimostrato che la storia evolutiva del sistema di
segnalazione legato ai neuropeptidi tipo-bombesina
può essere fatta risalire ai deuterostomi precursori di echinodermi e cordati.
Dunque, la scoperta del
ruolo filogeneticamente antico della bombesina nella
regolazione dell’appetito ha illuminato i ricercatori sulle origini
evoluzionistiche del comportamento alimentare degli animali: si può inferire
che questa funzione può essere datata a un’epoca evolutiva di mezzo miliardo di
anni fa, corrispondente al progenitore ancestrale comune alla stella marina,
all’uomo e ad altri vertebrati. I risultati di questo studio, oltre a
consentire lo sviluppo di nuovi farmaci inducenti perdita di peso, potrebbero
avere altre pratiche applicazioni. In conseguenza del cambiamento climatico,
alcune specie di stelle marine stanno invadendo le acque dedicate alla coltura a
scopo alimentare di molluschi a guscio bivalvi; l’impiego di molecole in grado
di inibire il comportamento di assunzione di alimenti da parte delle stelle
marine, potrebbe risolvere il problema.
L’autrice 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”).
Ludovica R. Poggi
BM&L-05 aprile 2025
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