DSCAM CONTROLLA LA GENESI DEI CAMPI DENDRITICI

 

 

Camillo Golgi e Santiago Ramon y Cajal documentarono per primi la straordinaria varietà di configurazione dei dendriti nelle cellule nervose dei vertebrati, ipotizzando che forme definite e costanti, come le spalliere delle cellule di Purkinje, avessero un preciso significato funzionale. Per circa un secolo non è stato possibile fare grandi progressi, ma oggi lo sviluppo di nuovi metodi e tecniche di indagine, in un quadro complessivo di conoscenze straordinariamente più ricco, consente di porre la complessa morfologia degli alberi dendritici e le particolarità della loro struttura nei singoli tipi di neuroni, in diretto rapporto con la loro fisiologia.

La ricerca in questo settore ha da tempo focalizzato l’attenzione sulle basi molecolari dell’organizzazione dei campi dendritici, ed ora la pubblicazione dei risultati del lavoro di tre gruppi indipendenti, ha definito un preciso ruolo per la molecola di adesione cellulare DSCAM (Down syndrome cell-adhesion molecule) nella formazione dei campi dendritici in Drosophila melanogaster [1) Mattews B. J., et al. Dendritic self-avoidance is controlled by Dscam. Cell 129, 593-604, 2007; 2) Soba P., et al. Drosophila sensory neurons require Dscam for dendritic self-avoidance and proper dendritic field organization. Neuron 54, 403-416, 2007; 3) Hughes M. E., et al. Homophilic Dscam interactions control complex dendrite morphogenesis. Neuron 54, 417-427, 2007].

Perché i segnali che i dendriti trasmettono al corpo dei neuroni non risultino ambigui e raggiungano la massima efficienza, l’organizzazione neuronica rispetta tre regole fondamentali:

1) i dendriti isoneuronici non si incrociano (self-avoidance);

2) i neuroni sensori di uno stesso tipo sono accostati come tegole che ricoprono uno spazio, rispettando ciascuno il campo dell’altro (tiling);

3) neuroni di classi diverse con diverse funzioni sensorie possono avere campi sensori sovrapposti (co-existence).

L’arborizzazione dendritica nel sistema nervoso periferico del moscerino della frutta e dell’aceto, Drosophila melanogaster, è ripartita in quattro classi di complessità crescente (I-IV), che costituiscono un sistema sperimentale facilmente accessibile per lo studio dei patterns morfogenetici. Durante la morfogenesi è richiesto un meccanismo che consenta a ciascun neurone in formazione di distinguere i propri dendriti da quelli delle cellule circostanti, per poter rispettare la regola di self-avoidance; DSCAM è stata prescelta come candidata ideale a questa funzione da tutti e tre i gruppi di ricerca.

DSCAM, che è ben nota agli studiosi dello sviluppo assonico per l’importante ruolo che svolge nella crescita del neurite, è una molecola di adesione cellulare della quale sono state descritte, nel moscerino, 38.000 varianti (splice variants), e si ritiene che ciascun neurone dell’insetto esprima un sottoinsieme unico di isoforme della proteina.

Si comprende come queste caratteristiche abbiano indotto i ricercatori a ritenere che DSCAM potesse avere un ruolo nell’evitare l’incrociarsi delle diramazioni della stessa cellula, ed abbia condotto tutti e tre i gruppi a sperimentare mutazioni nel gene Dscam con perdita di funzione della molecola.

I risultati dei tre lavori identificano DSCAM come mediatore-chiave del fenomeno di auto-evitamento dei dendriti dello stesso neurone, mediante un riconoscimento ectodominio-dipendente, tradotto in una repulsione dipendente dal dominio citoplasmatico. Tale meccanismo può spiegare perché sono richiesti tanti isotipi diversi di DSCAM per assicurare l’evitamento fra dendriti isoneuronici.

A questo punto è possibile e necessario studiare i processi di segnalazione endocellulare che mediano l’informazione, per comprendere più compiutamente un piccolo ma ben custodito mistero dell’organizzazione neuronica del moscerino. Per i vertebrati, uomo compreso,  siamo ancora in alto mare, visto che in questo caso DSCAM non sembra presentare varianti.

 

L’autore della nota ringrazia la professoressa Cardon con la quale ha studiato e discusso l’argomento trattato.

 

Lorenzo L. Borgia

BM&L-Luglio 2007

www.brainmindlife.org