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Biologi cellulari hanno scoperto il ‘regolatore del traffico’ dei neuroni
I neuroni sono le cellule principali del sistema nervoso. Essi elaborano le informazioni, inviando, ricevendo e combinando segnali da tutto il cervello e il corpo. Tutti i neuroni hanno un corpo cellulare dove sono prodotte molecole vitali per il suo funzionamento e manutenzione.
L'assone, un'estensione lunga e snella che può raggiungere un metro di lunghezza negli esseri umani, invia informazioni da una cellula nervosa alle altre. La sopravvivenza neuronale dipende molto dal trasporto di molecole vitali all'interno di questo assone. La ricerca ha dimostrato che i difetti nella funzione di trasporto negli assoni hanno un ruolo chiave nelle malattie degenerative del cervello come l'Alzheimer.
"Ricerche precedenti avevano esaminato i processi di trasporto in piccole aree dell'assone, come l'inizio o la fine. Questo ha lasciato poco chiaro come il movimento delle molecole attraverso l'assone è regolato su lunghe distanze. Nel nostro studio forniamo la prima mappa completa del trasporto negli assoni dei mammiferi", afferma Casper Hoogenraad, professore di Biologia Cellulare dell'Università di Utrecht, spiegando la rilevanza di questo studio.
Nella maggior parte dei neuroni, una zona tra il corpo cellulare e l'assone chiamata 'segmento iniziale dell'assone' serve come punto di controllo: solo alcune molecole possono passare attraverso di esso. Questa zona ha lasciato perplessi gli scienziati per più di un decennio. Perché un tipo di molecola può passare attraverso questa zona, mentre altre non possono? La risposta va trovata nel regolatore del traffico, la proteina MAP2. "Con questa scoperta, abbiamo risposto a una domanda fondamentale sul funzionamento unico delle cellule nervose, che tiene occupati gli scienziati da lungo tempo", dice Laura Gumy, prima autrice dello studio.
I biologi cellululari di Utrecht hanno scoperto per primi che tra il corpo cellulare e l'assone si accumulano maggiori quantità di MAP2. Quando hanno rimosso la MAP2 dal neurone, è cambiato il modello normale del movimento molecolare: alcune molecole improvvisamente hanno cessato di entrare nell'assone, mentre altre si accumulavano nell'assone invece di passare nel corpo cellulare. Questo trasporto anormale indica che la MAP2 è la forza trainante del trasporto all'interno dell'assone.
I ricercatori hanno continuato facendo un'altra scoperta molto importante. Dato che gli assoni sono così lunghi, il trasporto nei neuroni viene effettuato da gruppi di proteine - chiamate 'proteine motorie' - che trasportano pacchetti di altre proteine sulla schiena. Come si è scoperto, la MAP2 è in grado di attivare o disattivare una specifica 'proteina motoria', come la chiave dell'auto. Ciò significa che la MAP2 controlla realmente quali pacchetti di molecole possono entrare nell'assone e quali no. Puntando l'attività del motore di trasporto i ricercatori hanno fatto un'altra interessante scoperta: la MAP2 è in grado anche di controllare la consegna di molecole in punti specifici lungo l'assone.
"Il trasporto negli assoni ha dimostrato di fallire nell'Alzheimer, nel Parkinson e nell'Huntington, così come in molte altre malattie. Quando il neurone non è più in grado di controllare dove vanno le molecole o non è in grado di far arrivare le molecole dove servono, non può più fare il suo lavoro. Comprendendo il funzionamento del trasporto, abbiamo messo le basi per considerare nuovi obiettivi e potenziali terapie per i vari disturbi neurodegenerativi", conclude Casper Hoogenraad.
Fonte: Fonte: Utrecht University via EurekAlert! (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Laura F. Gumy, Eugene A. Katrukha, Ilya Grigoriev, Dick Jaarsma, Lukas C. Kapitein, Anna Akhmanova, Casper C. Hoogenraad. MAP2 Defines a Pre-axonal Filtering Zone to Regulate KIF1- versus KIF5-Dependent Cargo Transport in Sensory Neurons. Neuron, Volume 94, Issue 2, p347–362.e7, 19/4/2017DOI: 10.1016/j.neuron.2017.03.046
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