SCOPERTO UN RUOLO DI FAS-II NELLA CRESCITA SINAPTICA

 

 

Ashley e i suoi collaboratori hanno identificato il meccanismo molecolare responsabile dell’effetto della Fascicolina II (FAS-II) sul rimodellamento sinaptico nella giunzione neuromuscolare di Drosophila larvae (Fasciclin II signals new synapse formation through amyloid precursor protein and the scaffolding protein dX11/Mint. J. Neurosci. 25, 5943-5955, 2005).

FAS-II è una proteina transmembrana classificata fra le molecole omofiliche di adesione cellulare (CAM) e appartenente alla superfamiglia delle immunoglobuline; ricorda molto da vicino la N-CAM scoperta da Edelman, la prima e più importante molecola di questo gruppo. La sua funzione maggiormente nota è rappresentata dall’intervento nella fascicolazione dell’assone durante il processo di esplorazione noto come pathfinding che il neurite compie nel corso dello sviluppo alla ricerca dei bersagli post-sinaptici giusti secondo il wiring pattern (disegno delle connessioni) specificato geneticamente. Non è tuttavia l’unico processo importante in cui il suo intervento è stato definitivamente dimostrato: la FAS-II interviene nel determinare le dimensioni della giunzione neuromuscolare in Drosophila melanogaster. In queste sinapsi si è notato che l’aumento di efficacia funzionale attività-dipendente è strettamente correlato con la gemmazione sinaptica: la FAS-II interviene nel rimodellare le dimensioni e il numero delle sinapsi neuromuscolari per effetto dell’attività, mentre non sembra intervenire nella prima formazione delle sinapsi.

La ricerca del team di Ashley ha rilevato che l’iper-espressione di FAS-II a livello pre-sinaptico induceva una riduzione nel numero dei terminali sinaptici e la stessa cosa accadeva quando FAS-II era iperespressa sulla membrana post-sinaptica.

Un simile risultato portava ad attendersi una riduzione nella formazione di sinapsi molto più drastica se l’iper-espressione di FAS-II fosse stata contemporaneamente pre- e post-sinaptica.

Sorprendentemente, la simultanea iper-espressione sui due versanti ha determinato uno straordinario incremento di bottoni sinaptici.

La controprova, data dagli esperimenti di ipo-espressione simultanea, ha mostrato ancora un aumento delle sinapsi.

Da questi risultati non si può che dedurre l’importanza critica della contemporanea presenza sulle due membrane della FAS-II, ossia il valore decisivo del bilanciamento di espressione per una resa ottimale nel promuovere lo sviluppo di nuove giunzioni. Questo dato è in accordo con l’ipotesi che la fascicolina interagisca con se stessa (Südof, 2003; Cardon, 2001).

In questa ricerca è stato poi dimostrato che gli effetti pre- e post-sinaptici di FAS-II venivano aboliti quando si eliminava l’espressione di APPL (l’equivalente nella Drosophila dell’Amyloid Precursor Protein). Da ciò si può dedurre che gli effetti di FAS-II sulla formazione di nuovi terminali sinaptici sia regolata da una segnalazione mediata da APPL.

Invero è noto da studi immunocitochimici e biochimici che FAS-II e APPL formano insieme un complesso proteico, da un punto di vista biochimico. In questo complesso è stata rilevata la presenza della proteina di impalcatura (scaffold protein) X11 la cui regolazione di APPL si è dimostrata necessaria per l’azione di segnalazione della crescita sinaptica da parte del complesso FAS-II-APPL.

Questi risultati evidenziano per la prima volta, attraverso un processo definito, il ruolo fisiologico di FAS-II nella crescita sinaptica. Il meccanismo molecolare consiste nella partecipazione di questa proteina, con APPL ed X11, ad una via di traduzione del segnale che regola il rimodellamento sinaptico.

Un ultimo aspetto davvero non trascurabile consiste nel aver dimostrato un ruolo fisiologico per l’APPL, di cui sono noti gli effetti del suo prodotto patologico nella malattia di Alzheimer.

 

Nicole Cardon

BM&L-Settembre 2005

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