UNA NUOVA PROTEINA
SENSIBILE ALL’UV
La capacità di rispondere alla luce da parte di alcune classi di molecole biologiche ha un’importanza straordinaria, che va ben al di là della conoscenza filogenetica delle tappe che hanno portato alla percezione visiva, infatti per molti organismi la trasduzione di frequenze luminose in segnali cellulari è cruciale al fine della stessa sopravvivenza. Nei batteri la luce stimola la riparazione del DNA e induce variazioni metaboliche, negli organismi unicellulari genera risposte di evitamento, nelle piante risposte di attrazione, negli animali percezione visiva e non-visiva.
Nonostante questa grande varietà di effetti, in natura si conoscono solo 6 famiglie di proteine in grado di agire da trasduttori dell’energia luminosa. Probabilmente questo numero relativamente esiguo è dovuto ai criteri in base ai quali si conduce la sperimentazione e, in particolare, alla ricerca di proteine simili a quelle già studiate in condizioni fisiologiche assimilabili a quelle conosciute.
Caenorhabditis elegans non esprime alcuna
delle proteine note come trasduttori di segnali luminosi in risposte cellulari,
tuttavia Edwards e colleghi del Genetic Models of Disease Program presso l’Oklahoma
Medical Research Foundation di Oklahoma City, hanno osservato una risposta
motoria del nematode a stimoli luminosi di alta frequenza con lunghezza d’onda
breve, incluse quelle che corrispondono alla luce ultravioletta (Edwards S. L., et al. A novel solution for ultraviolet
light detection in Caenorhabditis elegans. PloS Biol. 8, e198, 2008).
La reazione consisteva in una forte accelerazione della locomozione indotta da luce nella frequenza del blu, con un massimo funzionale registrato per stimoli corrispondenti alla banda spettrale dell’ultravioletto (UV). I dati emersi dagli esperimenti suggeriscono ai ricercatori dell’Oklahoma che questo comportamento si sia sviluppato in Caenorhabditis elegans come risposta adattativa che gli consente di sfuggire alle dosi letali di radiazione solare cui è normalmente esposto nel suo habitat naturale.
E’ emerso che la risposta alla luce, a differenza della maggior parte dei comportamenti studiati nell’invertebrato, non richiede la segnalazione dell’AMP-ciclico (cAMP) o del diacil-glicerolo (DAG), ma implica il rilascio di neurotrasmettitore. E’ interessante notare che i neuroni del nematode usano queste vie di segnalazione sia per dar forma a un comportamento che per controllarlo. I mutanti di Caenorhabditis elegans privi dei segnali mediati da cAMP e DAG presentavano una completa paralisi e la mancanza di risposta anche agli stimoli ambientali più forti ma, non appena erano esposti a luce di lunghezza d’onda elevata, sembravano guarire dall’infermità motoria mostrando in breve tempo un’attività di locomozione coordinata.
Impiegando un approccio genetico avanzato, i ricercatori hanno scoperto una proteina neuronica sensibile alla luce, che hanno chiamato LITE-1. Il polipeptide è membro della famiglia dei recettori gustativi degli invertebrati (invertebrate gustatory receptors, Gr) e la sua espressione eterologa nel muscolo sembra sufficiente a conferire capacità di risposta alla luce a cellule che non la possiedono.
Questo studio rivela una soluzione molecolare per la rilevazione della luce UV finora sconosciuta, che vede il recettore LITE-1 mediare la risposta motoria alle frequenze elettromagnetiche più elevate, secondo una modalità sensoriale diversa da tutte quelle descritte fino ad oggi in altri organismi.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]