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Svelare i misteri della memoria? Scoperto nuovo ruolo delle MAP2 nel rafforzamento sinaptico
In giallo la MAP su dendriti e soma (corpo) del neurone.
Il Korea Brain Research Institute ha annunciato il 6 Aprile 2020 che il gruppo di ricerca guidato dal dott. Kea Joo Lee, in collaborazione con il dott. Daniel Pak della Georgetown University, ha presentato le scoperte su una nuova funzione della proteina MAP2 nel rafforzamento delle sinapsi. I risultati dello studio sono stati pubblicati sul FASEB Journal.
I neuroni nel cervello comunicano tra loro attraverso le sinapsi. Quando impariamo cose nuove o memorizziamo nuovi dati (plasticità sinaptica) avvengono dei cambiamenti duraturi nella struttura e nella funzione delle sinapsi.
Il potenziamento a lungo termine (LTP) è il meccanismo cellulare più studiato della plasticità sinaptica che sottende l'apprendimento e la memoria, e si riferisce ad un rafforzamento persistente delle sinapsi su stimolazioni ripetute. Tuttavia, rimangono da scoprire molte delle molecole che mediano il rimodellamento sinaptico e il traffico durante l'LTP.
Il gruppo di ricerca guidato dal dott. Kea Joo Lee ha scoperto che la MAP2 (microtubule-associated protein 2, proteina del citoscheletro che si arricchisce negli steli dendritici neuronali, ed è importante per la crescita dei dendriti durante lo sviluppo) ha un ruolo essenziale nell'indurre il potenziamento a lungo termine nei neuroni maturi.
Attraverso approcci neurobiologici sistematici, come la microscopia confocale, l'elettrofisiologia e la biologia cellulare molecolare, il team di ricerca ha dimostrato che l'LTP non viene indotto quando la MAP2 è carente nell'ippocampo dei topi e nei neuroni in coltura primaria.
Attraverso la scansione in tempo reale delle cellule viventi e la microscopia elettronica, il team di ricerca ha scoperto che le proteine MAP2, presenti sugli rami dendritici dei neuroni, si spostano rapidamente alle sinapsi quando è indotto il potenziamento a lungo termine.
Essi hanno inoltre dimostrato che la traslocazione dinamica delle MAP2 alle sinapsi è strettamente accoppiata con l'espansione indotta dall'LTP delle spine dendritiche e dal trasporto in superficie dei recettori AMPA, che sono cruciali per l'attivazione delle sinapsi.
Le spine dendritiche sono sporgenze molto piccole sulla superficie dei dendriti neuronali, che servono da strutture post-sinaptiche presenti sulle sinapsi eccitatorie, mentre i recettori AMPA sono un tipo di recettore del glutammato ionico presente nelle sinapsi eccitatorie dei neuroni e media le neurotrasmissioni rapide nelle sinapsi.
Questo studio è importante perché fa emergere la possibilità che le MAP2, conosciute finora solo per la marcatura dei dendriti, possano essere coinvolte nella formazione della memoria, partecipando al processo di potenziamento sinaptico.
Lo studio è stato anche valutato un passo in avanti verso la risoluzione del vecchio problema 'come si forma e si mantiene la memoria?', fornendo così informazioni di base che potrebbero essere usate per progettare strategie di trattamento per le malattie della memoria.
Il dott. Kea Joo Lee, che ha guidato questo studio, ha detto:
"Vogliamo continuare a studiare l'impatto della traslocazione sinaptica delle MAP2 sull'apprendimento comportamentale. Speriamo che i risultati del nostro studio possano fornire conoscenze fondamentali dei meccanismi della plasticità sinaptica e indizi importanti per lo sviluppo di strategie terapeutiche per i disturbi sinaptici come l'autismo, la schizofrenia e il morbo di Alzheimer".
Fonte: Korea Brain Research Institute (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Yoonju Kim, You-Na Jang, Ji-Young Kim, Nari Kim, Seulgi Noh, Hyeyeon Kim, Bridget N. Queenan, Ryan Bellmore, Ji Young Mun, Hyungju Park, Jong Cheol Rah, Daniel T. S. Pak, Kea Joo Lee. Microtubule-associated protein 2 mediates induction of long-term potentiation in hippocampal neurons. The FASEB Journal, 2020, DOI
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