SCOPERTA UNA PROTEINA CHE INDUCE IL SONNO

 

 

E’ noto che la regolazione dei ritmi sonno-veglia è affidata all’azione dell’orologio biologico circadiano e alla spinta omeostatica ma, se dei processi alla base dei fenomeni circadiani si ha ormai una buona conoscenza, la base molecolare del meccanismo omeostatico rimane in gran parte sconosciuta. Koh e i suoi collaboratori dell’Howard Hughes Medical Institute, Department of Neuroscience dell’Università della Pennsylvania a Filadelfia, hanno identificato una proteina detta sleepless (SSS) richiesta per la spinta omeostatica al sonno nel moscerino della frutta Drosophila melanogaster (Koh K., et al. Identification of SLEEPLESS, a sleep-promoting factor. Science 321, 372-376, 2008).

Al fine di identificare i fattori molecolari che inducono lo stato di sonno negli animali, i ricercatori hanno condotto uno screening genetico dei mutanti di Drosophila melanogaster che presentavano una durata del periodo di sonno quotidiano inferiore alla norma per quella specie. Il mutante con la minore durata, corrispondente al 15% del tempo fisiologico, è stato battezzato sleepless (sss), ossia “insonne”. In questi mutanti il gene sss presentava l’inserzione di un elemento P nella regione codificante (sssP1), con il risultato della perdita della proteina SSS (Sleepless).

Un’altra inserzione, nella regione 3’ non tradotta dello stesso gene (sssP2) risultava in una moderata riduzione dei livelli della proteina SSS, con una minima perdita di sonno da parte dei moscerini mutanti.

Sono stati studiati allora i mutanti trans-eterozigoti (sssP2/sssP1) e si è rilevato che presentavano livelli notevolmente ridotti della proteina ma, soprattutto, dormivano per un arco di tempo corrispondente a circa il 30% del normale.

Questi risultati suggeriscono un diretto rapporto fra la durata del sonno e la quantità di proteina SSS espressa da Drosophila. Per verificare questo assunto, Koh e colleghi hanno escisso nei mutanti sssP1 l’elemento P e, negli stessi mutanti insonni in un’altra serie di esperimenti, hanno reintrodotto transgenicamente il tipo genetico naturale. In entrambi i casi si è avuto il ristabilirsi del tempo di sonno fisiologico, confermando l’importanza della proteina identificata.

I ricercatori hanno così caratterizzato SSS: una proteina della superficie cellulare di cui è ricco l’encefalo, ancorata mediante glicosil-fosfatidil-inositolo (GPI) e i cui livelli non variano durante il ciclo circadiano. Altre proteine ancorate mediante GPI fungono da ligandi o co-recettori, e possono anche agire da segnale diffusibile quando l’ancora molecolare viene scissa da PLC (Phosphatidylinositol-specific phospholipase C); perciò è interessante rilevare che SSS, sottoposta all’azione di PLC, poteva essere rilasciata dalla superficie cellulare.

A questo punto, Koh e i suoi collaboratori hanno analizzato il contributo all’omeostasi del sonno della molecola da loro identificata.

Studiando le conseguenze della deprivazione di sonno hanno rilevato che, mentre il tipico effetto di ripercussione (rebound) sull’andamento del ritmo sonno-veglia era presente nei moscerini di controllo, nei mutanti sssP1/sssP2 e sssP2 era scarso o del tutto assente. Questo rilievo sembra molto significativo come indicatore di un ruolo omeostatico.

Precedentemente era stato descritto un gene chiamato quiver (qvr), mappato vicino al locus di sss, e si era rilevato che mutanti di questo gene presentavano correnti di K+ dipendenti da SH (Shaker) altamente ridotte. Koh e colleghi hanno accertato che qvr è, in realtà, un allele di sss e che i livelli della proteina SH sono sostanzialmente ridotti nei mutanti sssP1, così dimostrando che SSS è un importante regolatore dei canali del K+ dipendenti da SH.

Presi insieme, i risultati degli esperimenti mediante deprivazione di sonno e la dimostrazione dell’attività di regolazione dei canali del potassio, sembrano definire chiaramente per SSS un importante ruolo nell’omeostasi del sonno.

Koh e i suoi collaboratori propongono che SSS colleghi l’induzione omeostatica del sonno all’eccitabilità neuronica regolando attività e quantità dei canali del K+ dipendenti da SH. In altre parole Sleepless sarebbe una molecola-segnale che collega l’induzione al sonno con una riduzione dell’eccitabilità dei neuroni.

Un prossimo passo potrebbe essere l’identificazione di un omologo di questa proteina nei vertebrati.

 

Si invita a scorrere l’elenco delle “Note e Notizie” per le numerose recensioni di lavori sui meccanismi molecolari della regolazione circadiana e del sonno. L’autrice della nota ringrazia la dottoressa Floriani per la correzione della bozza.

 

Nicole Cardon

BM&L-Settembre 2008

www.brainmindlife.org

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]