UNA FINESTRA LUNGA 5
MITOSI NELLA NEUROGENESI
Durante lo sviluppo embrionale del sistema nervoso centrale la differenziazione nei vari tipi di neuroni richiede una precisa regolazione, oltre che dei fattori di trascrizione dello sviluppo, anche della competenza cellulare, ossia della specifica capacità delle cellule progenitrici di rispondere a questi fattori.
La competenza cellulare corrisponde ad un intervallo di tempo durante il quale i precursori dei neuroni sono sensibili all’azione dei fattori di trascrizione dello sviluppo. Ci si chiede se tale recettività sia specifica per singoli fattori o sia condivisa da più molecole trascrizionali: quesito che verte sulla logica di questi processi di sviluppo, e al quale ha cercato di dare risposta la ricerca condotta da Cleary e Doe impiegando i progenitori neurali di Drosophila NB7-1 (Regulation of neuroblast competence: multiple temporal identity factors specify distinct neuronal fates within a single early competence window. Genes Development 20, 429-434, 2006). Questi precursori sono cellule estesamente studiate, le cui caratteristiche salienti sono ben note ai ricercatori del campo.
Da NB7-1 derivano una serie di cellule madri gangliari (GMC), ciascuna delle quali si divide dando luogo a due neuroni. In particolare, dalle prime 5 GMC (GMC1, GMC2, GMC3, GMC4, GMC5) derivano motoneuroni (indicati con la lettera “U”: U1-U5), dalle successive GMC originano interneuroni.
E’ noto che il tipo cellulare cui apparterranno i motoneuroni (da U1 ad U5) è determinato da quattro fattori di trascrizione: HB, KR, PDM e CAS, che agiscono nel modo seguente:
- HB specifica i motoneuroni U1 e U2,
- KR specifica i motoneuroni U3,
- PDM specifica i motoneuroni U4,
- PDM e CAS insieme
specificano gli U5.
Cleary e Doe hanno deciso di studiare la sensibilità di NB7-1 ad HB e KR, che determinano la formazione dei primi tre tipi di motoneuroni: U1, U2 e U3.
Per stabilire la durata della competenza di NB7-1, gli hanno inviato HB e KR appena prima della nascita delle cellule GMC, e ne hanno osservato le conseguenze: i motoneuroni U1, U2 e U3 venivano prodotti fino alla quinta divisione cellulare, dopodiché la competenza si perdeva. La sperimentazione ha mostrato che HB e KR sembrano agire durante lo stesso intervallo temporale, in altre parole condividono la “finestra di competenza” offerta dalle cellule progenitrici NB7-1.
In esperimenti successivi i due ricercatori hanno dimostrato che la prolungata espressione di HB e KR impediva la formazione di U4 e U5, ossia l’azione di PDM e CAS non poteva più esercitarsi dopo il limite delle cinque mitosi. Da questo risultato Cleary e Doe deducono che i quattro fattori di trascrizione impiegano la stessa finestra di competenza, ovvero lo stesso intervallo di cinque divisioni in cui le NB7-1 rimangono sensibili.
Se questi risultati saranno confermati, una delle sfide più affascinanti ed appassionanti nella comprensione dei processi di differenziazione durante lo sviluppo neurale, consisterà nello scoprire i meccanismi e la ratio che determinano l’attivazione dei segnali di avvio e di arresto della fase di competenza, così che si possa comprendere come e perché dopo cinque divisioni termina ogni possibilità di indurre l’evoluzione in uno specifico tipo di cellula nervosa adulta.
L’autrice della nota ringrazia Isabella Floriani per
la correzione della bozza.