L’OTOFERLINA SINAPTICA
ALTERATA E’ CAUSA DI SORDITA’
E’ frequente che lo studioso di sinapsi sia considerato, dai medici che si dedicano alla pratica clinica, tanto distante dai propri interessi quanto un fisico nucleare, nonostante i risultati della ricerca dimostrino quotidianamente l’infondatezza di questo pregiudizio. La recente identificazione del ruolo dell’otoferlina nella fisiologia sinaptica, è un’ulteriore prova dei rapporti fra questi studi di base e la patologia.
Un gruppo di ricerca guidato da Roux, nel laboratorio di Christine Petit, identificando il ruolo dell’otoferlina nelle sinapsi delle cellule ciliate della coclea (IHC), ha definito il processo alla base della grave forma di sordità causata da alterazioni nel gene di questa proteina (Roux I., et al., Otoferlin, defective in a human deafness form, is essential for exocytosis at the auditory ribbon synapse. Cell 127, 277-289, 2006).
Per convertire la complessa struttura del suono in impulsi nervosi, le IHC devono trasmettere segnali al nervo acustico secondo una codifica di alta precisione; in tali processi sembrano avere un ruolo importante le loro speciali giunzioni note come ribbon synapses, la cui configurazione molecolare è oggetto di intensi studi, ma la cui fisiologia è ancora scarsamente nota. Impiegando l’immunofluorescenza, Roux e i suoi colleghi hanno localizzato l’otoferlina nelle IHC e, successivamente, con l’ausilio della immunogold electron microscopy, hanno condotto uno studio ultrastrutturale molto dettagliato, che ha consentito loro di precisarne la sede in corrispondenza delle vescicole sinaptiche.
I topi privi di otoferlina sono sordi e, in seguito a stimolazione acustica, non presentano le normali risposte dei neuroni del tronco encefalico (potenziali evocati), sebbene abbiano una struttura sinaptica normale. Dunque, i ricercatori hanno ipotizzato che il ruolo della proteina fosse da ricercarsi in processi legati alla dinamica delle vescicole sinaptiche.
Le prime indagini hanno mostrato che il numero di vescicole sinaptiche presenti nei terminali delle IHC dei topi con deficit di otoferlina, era simile a quello dei topi di controllo e che la localizzazione presso i siti della membrana presinaptica risultava del tutto normale.
Quando i ricercatori hanno valutato la presenza della normale esocitosi conseguente all’ingresso di calcio nelle IHC dei topi con deficit di otoferlina, hanno rilevato una grossa anomalia, ossia la quasi completa assenza di questa risposta.
Il ruolo dell’otoferlina, dunque, sembra consistere nel controllo dell’ultimo stadio del processo di esocitosi delle vescicole contenenti il neurotrasmettitore. Roux e collaboratori hanno allora cercato di definire con maggiore precisione il meccanismo dell’azione della molecola da loro studiata. Poiché la sequenza aminoacidica del polipeptide corrisponde a quella di una proteina di membrana legante il calcio, hanno valutato questa possibilità, trovandone poi conferma: l’otoferlina lega il Ca2+ necessario per l’esocitosi.
Gli esperimenti di legame in vitro e l’immunoprecipitazione hanno rivelato che l’otoferlina interagisce con i componenti dell’apparato di secrezione sinaptica mediante una modalità calcio-dipendente.
E’ stato riportato che l’esocitosi indotta da depolarizzazione è linearmente dipendente dall’entità del flusso in entrata del Ca2+ presinaptico, cosa che, nel caso delle cellule IHC, vuol dire diretto rapporto fra intensità del suono ed esocitosi.
Christine Petit e colleghi propongono che la capacità dell’otoferlina di legare il Ca2+, e la dipendenza dal legame col calcio per l’interazione con l’apparato secretorio, consentono a questa proteina di agire da trigger del Ca2+, inducendo una rapida e precisa esocitosi in risposta alle vibrazioni sonore che depolarizzano le IHC. Infine, suggeriscono che l’otoferlina sostituisca le sinaptotagmine I e II che non sono state trovate nelle ribbon synapses delle cellule IHC.
L’autrice
della nota ringrazia Isabella Floriani per la correzione della bozza.