Il cervello è plastico, si adatta alle centinaia di esperienze nella nostra vita quotidiana, riorganizzando i percorsi e producendo nuove connessioni tra le cellule nervose.
Questa plasticità richiede che i ricordi di nuove informazioni ed esperienze si formino velocemente. Sono così veloci che il corpo ha un meccanismo speciale e unico per le cellule nervose, che consente ai ricordi di formarsi rapidamente.
In un nuovo studio, ricercatori del Montreal Neurological Institute and Hospital (The Neuro) della McGill University, con i colleghi dell'Université de Montréal, hanno scoperto che le cellule nervose hanno una tecnica speciale di 'pre-assemblaggio' per accelerare la produzione di proteine sulle connessioni delle cellule nervose (sinapsi), permettendo al cervello di formare rapidamente i ricordi ed essere plastico.
Produrre un ricordo richiede la produzione di proteine nelle sinapsi. Queste proteine modificano quindi la forza della connessione o del percorso. Nelle cellule nervose il processo di produzione delle proteine di memoria è già pre-assemblato sulla sinapsi, ma resta sospeso fino appena prima del completamento, in attesa dei segnali idonei per terminarlo, accelerando così l'intero processo.
Quando arriva il momento di produrre il ricordo, parte il processo e la proteina è prodotta in un lampo. Il meccanismo è analogo a una casa prefabbricata che viene assemblata in anticipo e poi rapidamente completata nella posizione giusta al momento giusto.
"E' importante non solo produrre le proteine al posto giusto, ma, è anche importante non produrla quando è il momento sbagliato", dice il Dott. Wayne Sossin, neuroscienziato del The Neuro e ricercatore principale dello studio. "Questo è particolarmente importante con le cellule nervose del cervello, perchè é necessario che il cervello produca solo connessioni precise. Se questo processo è indiscriminato, porta alle malattie neurologiche. Questo meccanismo di controllo della sintesi delle proteine della memoria risolve due problemi: 1) come produrre le proteine solo al momento giusto e 2) come farle il più rapidamente possibile per associare strettamente il cambiamento sinaptico all'esperienza / ricordo".
Produrre proteine da materiale genetico comporta due fasi principali [un premio Nobel è stato assegnato per l'identificazione del processo di produzione delle proteine nelle cellule]. Nel primo passo, chiamato trascrizione, le informazioni del DNA, memorizzate e protette all'interno del centro della cellula, vengono copiate in un RNA messaggero (mRNA); questa copia viene quindi spostata dove serve nella cellula. Nella seconda fase, detta traslazione, l'mRNA viene utilizzato come modello di informazioni genetiche e 'letto' da piccole macchine chiamate ribosomi, che decodificano la sequenza di mRNA e cuciscono insieme i corretti aminoacidi per formare la proteina.
Il gruppo del Dott. Sossin al The Neuro ha scoperto che l'mRNA viaggia alla sinapsi già collegato al ribosoma, e il processo di produzione della proteina viene fermato appena prima del completamento del prodotto (nella fase di allungamento / terminazione della traduzione, dove vengono assemblati gli amminoacidi nella proteina).
Il processo di 'pre-assemblaggio' quindi attende i segnali sinaptici prima di ri-attivarsi per produrre molte proteine rapidamente e formare un ricordo. "I nostri risultati rivelano un nuovo meccanismo alla base della plasticità sinaptica dipendente dalla traslazione, che è alterata nelle patologie del neurosviluppo e psichiatriche", ha aggiunto il dottor Sossin. "Capire i meccanismi coinvolti potrebbe darci nuovi bersagli terapeutici per i disturbi dello sviluppo neurologico".
Fonte: McGill University.
Riferimenti: T. E. Graber, S. Hebert-Seropian, A. Khoutorsky, A. David, J. W. Yewdell, J.-C. Lacaille, W. S. Sossin. Reactivation of stalled polyribosomes in synaptic plasticity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2013; 110 (40): 16205 DOI: 10.1073/pnas.1307747110
Pubblicato in mcgill.ca (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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