LA GLIA NEL CONTROLLO
DEL RITMO
Tutte le funzioni di un organismo si svolgono nel quadro di un complesso di ritmi riportabili ai cicli giorno/notte e regolati da un articolato sistema che fa capo al nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo (SCN). La ricerca in questo campo ha avuto un’accelerazione negli ultimi anni, individuando numerosi geni e proteine responsabili di attività ritmiche, ma c’è ancora molto da scoprire, sia in termini di molecole che di processi.
I meccanismi molecolari di rilevazione del tempo, consentono agli organismi viventi di adattare la propria fisiologia e il proprio comportamento alla ciclica alternanza delle fasi di buio e luce naturale nelle ventiquattro ore. Un tale adattamento richiede variazioni dell’espressione di innumerevoli geni e implica la mediazione da parte di intere popolazioni cellulari, sulle quali l’indagine sperimentale è solo agli inizi.
In Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta e dell’aceto, centinaia di geni espressi nei tessuti della testa presentano marcati cambiamenti ritmici quotidiani, fra questi vi è il gene per ebony, un enzima che coniuga la β-alanina a neuromodulatori come dopamina, serotonina e istamina. Ebony è stato messo in relazione con i tipici cicli di attività locomotoria dell’insetto. Suh e Jackson hanno studiato il ruolo di questa proteina nei ritmi circadiani del moscerino della frutta (Suh J. & Jackson F. R. Drosophila ebony activity is required in glia for the circadian regulation of locomotor activity. Neuron 55, 337-339, 2007).
I due ricercatori hanno rilevato un picco nei livelli di ebony al mattino ed hanno verificato l’abolizione dei cicli del suo RNA nei mutanti per i geni-orologio Period (Per) e Timeless (Tim), rilevando la dipendenza della sua produzione ciclica da Per e Tim.
Sperimentando mutanti ebony senza alterazioni dei due geni-orologio, i ricercatori hanno riscontrato in questi moscerini la mancanza del ritmo nella funzione locomotoria, in un quadro di ritmi circadiani normali; pertanto hanno dedotto che l’azione di ebony, nel controllo della periodicità motoria, si esplica a valle di Tim e Per.
Successivamente, Suh e Jackson hanno accertato che ebony è presente esclusivamente nella glia e hanno rilevato oscillazioni nell’immunofluorescenza della proteina in aree deputate a funzioni connesse con l’orologio biologico. Esperimenti di localizzazione basati su metodi immunologici (co-immunostaining) hanno rivelato che le cellule gliali che contengono ebony sono poste in stretta vicinanza dei neuroni-orologio e di quelli aminergici che intervengono nella regolazione dell’attività locomotoria.
Dopo una serie di esperimenti che hanno confermato la localizzazione di ebony in una subpopolazione gliale, l’importanza della sua funzione come sintetasi e la sua azione a valle di Per e Tim, i ricercatori hanno provato a verificare l’esistenza di un rapporto fra l’aritmicità riscontrata nei mutanti per l’enzima localizzato nella glia e la segnalazione dopaminergica dei neuroni vicini. Impiegando un mutante per il gene del trasportatore della dopamina (DAT), caratterizzato da un alto livello sinaptico della catecolamina che causa iperattività, hanno rilevato che una mutazione null in ebony eliminava il fenotipo iperattivo.
Questo risultato indica che la funzione di induzione di cicli circadiani nella locomozione del moscerino della frutta, da parte di ebony, si esplica regolando la segnalazione dopaminergica, probabilmente mediante la ritmica produzione di N-β-alanin-dopamina.
Altri studi, in precedenza, avevano ipotizzato una partecipazione della glia alla regolazione delle attività ritmiche, ma il lavoro di Suh e Jackson per la prima volta individua un meccanismo molecolare mediante il quale un enzima, presente esclusivamente in una definita subpopolazione gliale, influenza un comportamento ciclico.
L’autrice della nota ringrazia i soci che hanno condiviso lo studio dell’argomento e corretto la bozza.