LA DINAMINA 1 HA UN RUOLO DIPENDENTE DALL’ATTIVITA’

 

 

La neurotrasmissione richiede un equilibrio strettamente controllato fra esocitosi ed endocitosi, realizzato grazie a meccanismi molecolari altamente specializzati ed efficienti. Una delle molecole che gioca un ruolo chiave nei processi appartenenti al versante dell’endocitosi, è la dinamina, della quale si conoscono tre isoforme nei mammiferi (dinamina 1, 2 e 3), la prima delle quali è di gran lunga la più importante e la più studiata.

Un lavoro di ricerca, magistralmente condotto da Ferguson e collaboratori, ha definito alcuni aspetti importanti del ruolo della dinamina 1, smentendo la convinzione diffusa della sua partecipazione alla formazione delle sinapsi durante lo sviluppo embrionario (Ferguson S. M., et al. A selective activity-dependent requirement for dinamin 1 in synaptic vesicle endocytosis. Science 316, 570-574, 2007).

La dinamina 1 è una GTP-asi specifica dei neuroni, che si assembla al collo delle estremità ricoperte di clatrina e regola la scissione delle vescicole endocitotiche; poiché nello sviluppo sinaptico uno stadio fondamentale è dato dal raggruppamento di vescicole nei siti sinaptici, si ritiene che la dinamina 1 vi giochi un ruolo rilevante mediante il compito di formazione delle vescicole stesse.

Si comprende la meraviglia di Ferguson e dei suoi colleghi quando, osservando il tessuto nervoso di topi privi dinamina 1 (ceppi knockout), hanno rilevato uno sviluppo del tutto normale: l’assenza della proteina ritenuta indispensabile nella formazione delle vescicole non impediva lo sviluppo embrionario delle sinapsi che, nella prima fase della vita dei piccoli roditori, apparivano anche perfettamente funzionanti.

Due settimane dopo la nascita, i topi privi di dinamina 1 sono morti: il ruolo della proteina, dunque, è di fondamentale importanza, ma dopo la nascita.

Lo studio elettrofisiologico ha dimostrato che la trasmissione sinaptica, sia pur meno efficace, era presente nei topi knockout.

L’osservazione al microscopio elettronico mostrava vescicole eterogenee per forma, solo lievemente ridotte di numero e, mediamente, un po’ più grandi del normale.

Questi rilievi sembrano indicare che la dinamina 1 non è richiesta per la biogenesi delle vescicole.

Lo studio in coltura di neuroni provenienti da topi privi di dinamina 1, ha anche fatto rilevare la presenza di insolite strutture vescicolari ramificate, interconnesse, coperte di clatrina (vedi illustrazione della home page), costituite da membrana plasmatica e positive ai traccianti extracellulari. Tali formazioni sono evidentemente la conseguenza della compromissione degli stadi finali dell’endocitosi.

Studiando il rapporto endocitosi/esocitosi i ricercatori hanno rilevato che la dinamina 1 assume notevole importanza in condizioni di elevata attività sinaptica. Nei topi knockout, infatti, l’intensa stimolazione elettrica esogena invalidava gravemente l’endocitosi, che si ristabiliva al cessare degli stimoli.

Un altro dato rilevante, emerso da questa ricerca, riguarda le funzioni svolte dalle tre isoforme della proteina, che sono risultate in parte distinte ed in parte sovrapponibili.

Riassumendo in una sintesi conclusiva i risultati di tutta la sperimentazione, si può affermare che Ferguson e collaboratori hanno accertato che l’intervento della dinamina 1, nelle fasi finali dell’endocitosi, è richiesto durante la trasmissione sinaptica di alta frequenza, perciò il suo ruolo è attività-dipendente ed integra quello svolto dalle altre isoforme di dinamina e da altre molecole nella trasmissione di bassa frequenza e durante lo sviluppo.

 

L’immagine di copertina della home page è stata realizzata a scopo illustrativo, elaborando un preparato di Nicole Cardon. Nel lavoro originale le strutture vescicolari anomale sono documentate dalle eloquenti microfotografie elettroniche realizzate da Pietro De Camilli, Paradise e Ferguson, presso il Dipartimento di Biologia cellulare dell’Howard Hughes Medical Institute, istituzione della Yale University di riconosciuto prestigio nello studio della morfologia sinaptica.

L’autrice della nota ringrazia Isabella Floriani per la correzione della bozza.

 

Nicole Cardon

BM&L-Giugno 2007

www.brainmindlife.org