MEMORIA DOVUTA A UN MULTIMERO PRIONICO INDOTTO DA 5HT
Le modificazioni sinaptiche dipendenti dall’attività, per poter persistere nel tempo e contribuire alla formazione di memorie di lungo termine, richiedono la sintesi di proteine. Su queste molecole, necessarie alla stabilizzazione dei cambiamenti, si sa ancora poco, perciò gli studi che fanno luce sulla loro natura e sui meccanismi molecolari cui prendono parte sono estremamente interessanti. Eric Kandel, premio Nobel per la medicina nel 2000 per le sue scoperte sui meccanismi della memoria in Aplysia californica, con quattro collaboratori dello Stowers Institute for Medical Research, Kansas City, ha dimostrato che in Aplysia sp. la transizione in forma multimerica di una proteina con struttura simile ai prioni, in risposta a stimolazione serotoninergica, può mediare le modificazioni sinaptiche di lungo termine (Si K., et al., Aplysia CPEB can form prion-like multimers in sensory neurons that contribute to long-term facilitation. Cell 140, 421-435, 2010).
In Aplysia[1] una specifica forma neuronica di ApCPEB (cytoplasmic polyadenylation element binding protein) che presenta un dominio amino-terminale prion-like, è necessaria per lo sviluppo di facilitazione sinaptica, un fenomeno analogo al potenziamento di lungo termine (LTP). Proprio gli autori di questo lavoro, in precedenti studi, avevano scoperto nel lievito le proprietà comuni con i prioni di questo regolatore della traduzione che stabilizza le modificazioni dell’efficacia sinaptica dipendenti dall’attività.
I ricercatori hanno iper-espresso ApCPEB per studiarne il comportamento, ed hanno così rilevato che la proteina forma delle strutture punteggiate di natura amiloide, manifestando una caratteristica comune alle proteine prioniche. Per verificare se la punteggiatura fosse espressione di multimerizzazione, Si e colleghi hanno impiegato un saggio di ricostituzione fluorescente in cui due metà di una proteina fluorescente erano attaccate ai monomeri ApCPEB.
Come ci si poteva attendere per proteine che interagiscono per formare multimeri omotipici, è stata osservata fluorescenza punteggiata nei neuroni sensoriali esprimenti i costrutti.
Quando i ricercatori hanno legato ad ApCPEB una proteina fluorescente verde che può essere irreversibilmente convertita in rosso da una breve eccitazione luminosa, la proporzione di fluorescenza verde è aumentata gradualmente dopo che i multimeri erano completamente diventati rossi, indicando il continuo reclutamento di nuove proteine.
Il cambiamento da stato monomerico a stato multimerico si ritiene che avvenga spontaneamente nelle proteine strutturate come i prioni, perciò i ricercatori hanno verificato le condizioni in cui si determinava la variazione nei neuroni sensoriali di Aplysia. Quando hanno stimolato in vitro i neuroni esprimenti ApCPEB con polsi di serotonina (5HT) si è verificato un aumento del numero degli aggregati rilevabili, suggerendo che la multimerizzazione di ApCPEB è direttamente regolata dall’attività sinaptica.
A differenza degli altri tipi di proteine prioniche, che formano spontaneamente multimeri dai quali originano aggregati amiloidi insolubili associati a patologia, ApCPEB anche in uno stato multimerico conserva la sua attività biochimica e perciò le sue potenziali funzioni fisiologiche, mostrandosi unica in questa caratteristica. Un altro aspetto rilevante è che il cambiamento di stato dipende dalla segnalazione di un neurotrasmettitore e, dunque, costituisce una trasduzione di segnale.
I risultati di questo lavoro creano una notevole attesa per gli studi futuri che cercheranno di definire i meccanismi molecolari mediante i quali la serotonina regola la conversione da monomero a multimero e verificheranno se questo ruolo dei multimeri prionici nella memoria può essere esteso ad altre specie.
L’autrice
della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della
bozza e invita alla lettura degli scritti di argomento connesso che compaiono
su questo sito.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
[1] Aplysia è un mollusco marino gasteropode accostato per l’aspetto al calamaro (Loligo vulgaris) e alla seppia (Seppia officinalis) che, però, sono cefalopodi. Aplysia conta numerose varietà, 18 delle quali sono elencate nella banca-dati tassonomica dell’NIH. Per ulteriori dati sul gasteropode e sulle ricerche di Eric Kandel, si consulti la voce Aplysia nella rubrica “Alfabeta” di questo sito (Percorso: HOME PAGE → RUBRICHE → ALFABETA).