Ricerche

Gli scienziati dell'Università di Manchester hanno scoperto come si cablano i meccanismi interni delle cellule nervose del cervello.

La scoperta apre nuove strade nelle indagini sulle malattie neurodegenerative attraverso l'analisi dei processi cellulari alla base di queste condizioni.

Il Dr Andreas Prokop e il suo team della Facoltà di Scienze della Vita hanno studiato la crescita degli assoni, le sottili estensioni, tipo cavi, delle cellule nervose che cablano il cervello. Se gli assoni non si sviluppano correttamente questo può portare a disturbi congeniti, deficit mentali e fisici e al decadimento progressivo delle capacità cerebrali durante l'invecchiamento.

Illustrazione di "spectraplakin" nella crescita assonale che organizza i microtubuli. Credit: Image courtesy of University of Manchester

La crescita degli assoni è diretta dal cono di crescita a forma di mano che si trova nella punta dell'assone. E' ben documentato come i coni di crescita percepiscono i segnali dall'esterno per seguire i percorsi verso obiettivi specifici, ma molto poco si sa sul macchinario interno che determina il loro comportamento.

Il Dr Prokop ha studiato il fattore chiave dei movimenti del cono di crescita, il citoscheletro. Il citoscheletro aiuta a mantenere la forma della cellula ed è costituito da filamenti della proteina: actina e microtubuli. I microtubuli sono la forza trainante della crescita degli assoni, mentre l'actina aiuta a regolare la direzione in cui cresce l'assone.

Il Dr Prokop e il suo team ha usato moscerini della frutta per analizzare come le proteine actina e microtubuli si combinano nel citoscheletro per coordinare la crescita degli assoni. Si sono concentrati sulle proteine chiamate "spectraplakins" multifunzionali che sono essenziali per la crescita assonale e ne hanno capito il ruolo nella neurodegenerazione e nella guarigione delle ferite della pelle. Il team dimostrare in questo recente lavoro che i spectraplakins legano microtubuli e actina per aiutarli a estendersi nella direzione in cui cresce l'assone. Se manca il legame allora le reti di microtubuli mostrano accordi incrociati disorganizzati invece di fasci paralleli e la crescita degli assoni è ostacolata.

Comprendendo il dettaglio molecolare di queste interazioni la squadra ha fatto una seconda scoperta importante. Gli spectraplakins si raccolgono non solo sulla punta dei microtubuli, ma anche lungo il fusto, cosa che aiuta a stabilizzarli e ad assicurare che agiscano come una struttura stabile all'interno dell'assone. Questa funzione aggiuntiva dei spectraplakins li collega a una classe di proteine che legano i microtubuli, che comprende la Tau. La Tau è un attore importante nelle malattie neurodegenerative, come l'Alzheimer, che è ancora poco compresa. A sostegno delle conclusioni dell'autore, un'altra pubblicazione ha appena dimostrato che la versione di spectraplakin umana (Dystonin) causa neurodegenerazione quando è danneggiata nel suo legame ai microtubuli.

Parlando della sua ricerca, il dottor Prokop ha detto: "Capire il meccanismo citoscheletrico a livello cellulare è un santo graal della ricerca attuale sulle cellule che avrà potenti applicazioni cliniche. Quindi il citoscheletro è coinvolto in modo cruciale in quasi tutti gli aspetti della vita di una cellula, compresi i cambiamenti di forma, la divisione cellulare, il movimento, i contatti e la segnalazione tra cellule e gli eventi di trasporto dinamici all'interno delle cellule. Di conseguenza, il citoscheletro è alla base di molti disturbi cerebrali. Pertanto, decifrare i principi della macchina citoscheletrica durante il processo fondamentale della crescita assonale potrà essenzialmente aiutare la ricerca sulle cause di un ampio spettro di malattie. Gli spectraplakins sono nel cuore di questa macchina e la nostra ricerca apre nuove strade per la sua analisi".

Quello che dimostra il documento del Dr Prokop nel Journal of Neuroscience è anche il successo della tecnica di ricerca con il moscerino della frutta Drosophila. Il gruppo è stato in grado di replicare i risultati per quanto riguarda la crescita degli assoni nei topi che a sua volta significa che i risultati possono essere tradotti negli esseri umani. Il Dr Prokop puntualizza che i moscerini della frutta sono il mezzo ideale per dare un senso a questi risultati e in sostanza aiutano a svelare i molti misteri della neurodegenerazione.

E continua dicendo: "Capire come i spectraplakins svolgono le loro funzioni cellulari ha importanti implicazioni per la ricerca di base così come per quella biomedica. Perciò, oltre il loro ruolo durante la crescita degli assoni, gli spectraplakins di topi ed esseri umani sono clinicamente importanti per una serie di condizioni e di processi comprese le vesciche della pelle, la neuro-degenerazione, la guarigione delle ferite, la formazione di sinapsi e la migrazione dei neuroni durante lo sviluppo del cervello. Comprendere gli spectraplakins in un processo biologico darà indicazioni alla ricerca sugli altri ruoli clinicamente rilevanti di queste proteine".

Il documento recentemente pubblicato rappresenta sei anni di lavoro del Dr Prokop e del suo team dedicato.

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Fonte: Materiale della University of Manchester.

Riferimento:Juliana Alves-Silva, Natalia Sánchez-Soriano, Robin Beaven, Melanie Klein, Jill Parkin, Thomas H. Millard, Hugo J. Bellen, Koen JT Venken, Christoph Ballestrem, Richard A. Kammerer, and Andreas Prokop. Spectraplakins Promote Microtubule-Mediated Axonal Growth by Functioning As Structural Microtubule-Associated Proteins and EB1-Dependent TIPs (Tip Interacting Proteins). Journal of Neuroscience, July 4, 2012 DOI: 10.1523/%u200BJNEUROSCI.0416-12.2012

Pubblicato in ScienceDaily il 20 Luglio 2012 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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