PIAS3 DIRIGE LO SVILUPPO DEI BASTONCELLI

 

 

E’ stato accertato che, durante la differenziazione, le cellule dei fotorecettori retinici sensibili alla luce di bassa frequenza ed elevata lunghezza d’onda (bastoncelli), oltre ad attivare l’espressione di geni specifici per il proprio sviluppo, devono reprimere l’espressione dei geni specifici per i coni, ossia i fotorecettori sensibili alla luce di alta frequenza e indispensabili per la visione discriminata. E’ noto che questi processi sono regolati da fattori di trascrizione specifici per i fotorecettori crepuscolari, che includono NR2E3, ma non è noto come questi fattori di trascrizione possano sia attivare che reprimere la trascrizione genica.

Ora, Onishi e collaboratori del Department of Neuroscience della Johns Hopkins University School of Medicine di Baltimore, hanno dimostrato che, nei bastoncelli in corso di differenziazione, il co-regolatore trascrizionale PIAS3 sopprime l’espressione genica specifica per i coni mediante SUMOilazione di NR2E3 (Onishi A. et al. Pias3-dependent SUMOylation directs rod photoreceptor development. Neuron 61 (2), 234-246, 2009).

Rimandando alla lettura del lavoro originale per i dettagli di una sperimentazione interessante e complessa, ricordiamo alcune caratteristiche dei fotorecettori retinici dei mammiferi, che ci aiutano ad apprezzare il valore biologico della regolazione genica studiata dai ricercatori della Johns Hopkins University School of Medicine.

Le cellule dei coni e dei bastoncelli hanno una configurazione simile, caratterizzata da un segmento esterno (articolo esterno), un segmento interno, una regione nucleare e un piede sinaptico o peduncolo. La parte della cellula che contiene il pigmento visivo che la rende fotosensibile è l’articolo esterno: è stato calcolato che quella dei bastoncelli è in grado di rilevare un singolo fotone di luce. In entrambi i recettori il segmento fotosensibile è costituito da una pila di dischi formati da membrane specializzate, ma la microscopia elettronica ha rivelato che, mentre lo spazio intradiscale dei coni è aperto e si continua nell’ambiente extracellulare, quello dei bastoncelli è chiuso, separato dall’esterno mediante una membrana limitante. Durante lo sviluppo embrionario i due segmenti esterni appaiono come formazioni ciliari sporgenti dal profilo cellulare; il ciglio di connessione, che collega la parte interna con quella esterna delle cellule fotorecettrici mature, appare come un residuo della struttura ciliare dei fotorecettori. E’ interessante notare che le cellule recettrici specializzate della regione olfattiva non sono altro che elementi ciliari modificati. Sembra, dunque, che l’evoluzione abbia selezionato un disegno principale sul quale si sono specializzate come “variazioni sul tema” varie soluzioni morfo-funzionali. In proposito ricordiamo anche le evidenze di un disegno comune rilevate al livello molecolare[1].

E’ dunque evidente che i meccanismi della regolazione genica che operano durante lo sviluppo ontogenetico, replicano alcune scelte evolutive che possono rivelare il mistero dell’origine filogenetica della diversità recettoriale.

In estrema sintesi la complessa sperimentazione condotta da Onishi e colleghi ha rilevato che, nei precursori delle cellule dei bastoncelli, PIAS3 selettivamente SUMOila NR2E3 legato ai promotori di geni specifici per i coni, con la conseguente repressione di questi geni, che consente la differenziazione delle cellule fotorecettrici immature in bastoncelli.

Questi risultati implicano che non solo i fattori di trascrizione, ma anche i regolatori co-trascrizionali possono avere un ruolo determinante nella specificazione del destino neuronico e che la SUMOilazione può coordinare sia la regolazione positiva che negativa nella differenziazione di un singolo sottotipo neuronico.

 

L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.

 

Diane Richmond

BM&L-Marzo 2009

www.brainmindlife.org

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

 

 

 

 

 

 

 



[1] Si veda in C. U. M. Smith, Elements of Molecular Neurobiology. John Wiley & Sons, Chichester 2002.