Ricerche

I neuroni sono come il cablaggio elettrico del nostro cervello, ricevono le informazioni dal mondo esterno e le trasmettono al resto del corpo. Per lavorare correttamente, hanno bisogno di 'parlarsi' l'uno con l'altro e lo fanno tramite le sinapsi, strutture specializzate che fungono da giunzione tra i neuroni.

Le sinapsi non solo collegano i neuroni, ma anche ricevono, elaborano, memorizzano e controllano tutte le informazioni che fluiscono all'interno di questa rete. Quindi, sono fondamentalmente importanti per come operiamo.

Un fallimento all'interno delle sinapsi può influenzare la memoria, l'orientamento spaziale, la capacità di apprendere e di mantenere l'attenzione. Questo fallimento è anche alla radice di molte malattie cerebrali, come l'Alzheimer, la demenza, l'autismo, l'ADHD, il Parkinson, l'epilessia e la schizofrenia.

La nostra attuale conoscenza della base molecolare delle sinapsi è carente, ma un nuovo studio, pubblicato in PNAS, aiuterà a cambiarlo. Questo studio ha creato l'elenco più completo delle proteine ​​presenti nelle sinapsi, che potrebbe essere utile nella ricerca sanitaria futura, come permetterci di eseguire una diagnosi più precoce delle malattie cerebrali e identificare obiettivi più specifici di farmaci.

"Le sinapsi sono piene di macchinari proteici, e capirne il contenuto ci dà accesso a molte informazioni molecolari e funzionali", ha spiegato il dott. Zacharie Taoufiq, scienziato dell'Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (OST) e primo autore della ricerca. "Sapevamo di avere carenze nell'attuale conoscenza del proteoma sinaptico, quindi abbiamo sviluppato un metodo per cercare tutte le proteine conosciute ​​mancanti. Con sorpresa abbiamo trovato molte proteine ​​sinaptiche nuove e finora nascoste".

Con il coinvolgimento di collaboratori dell'OIST, del Max Planck Institute for Biofisicical Chemistry di Gottingen/Germania e della Doshisha University di Kyoto/Giappone, il gruppo di ricerca ha seguito un metodo 'proteomico' convenzionale in questo campo, che gli scienziati usano quando vogliono identificare ogni proteina in una miscela e modificarla per renderla più potente.

Questo nuovo metodo ha rivelato molte sequenze nascoste di peptidi, gli elementi costitutivi delle proteine. In particolare, il gruppo voleva essere in grado di identificare proteine ​​che possono assomigliare in gran parte ad altre proteine, ma con funzioni molto diverse. I risultati sono sorprendenti.

In totale, il gruppo ha identificato 4.439 proteine ​​sinaptiche di cui 1.466 presenti nelle vescicole sinaptiche (SV), tre volte di più di quanto si sapeva finora. Il gruppo di ricerca ha deciso di dare un'occhiata più da vicino alle proteine ​​SV. Le hanno quantificate su una mappa, classificandole dalla più alla meno abbondante.

"C'era una differenza di un milione di volte", ha detto il dott. Taoufiq. "Ne abbiamo trovate alcune molto abbondanti, che costituivano il 90% della quantità totale di proteine ​​SV. Ma c'era anche questa incredibile diversità e quelle che sembrano essere sub-popolazioni di SV. Sembra che i proteomi sinaptici siano strutturati come linguaggi, con alcune parole (proteine) ​​usate di frequente e altre molto meno frequenti, ma più specifiche e significative".

Per rivelare alcune delle funzioni delle proteine ​​nascoste, i ricercatori hanno manipolato geneticamente i neuroni per sopprimere queste proteine. Un esempio era una proteina necessaria per il riciclaggio del vano vescicole all'interno delle sinapsi. Senza questa proteina, la capacità delle sinapsi di trasmettere le informazioni è diminuita nelle prestazioni. È interessante notare che i ricercatori hanno scoperto che spesso quelle meno abbondanti hanno alcune delle funzioni più importanti.

"Su 1.466 proteine ​​SV, abbiamo trovato un collegamento a 200 malattie cerebrali distinte", ha detto il Dr. Taoufiq. "Quello che ho trovato molto sorprendente e interessante è che la maggior parte delle cause delle malattie sono collegate alle proteine ​​meno abbondanti e finora nascoste".

Una di queste malattie è l'Alzheimer. Gli studi clinici per il trattamento dell'Alzheimer hanno attualmente un tasso di fallimento del 99,6%. Il dott. Taoufiq teorizza che ciò sia dovuto a pazienti con sintomi che potrebbero apparire molto simili, ma sono in realtà causati da malfunzionamenti di proteine diverse:

"Questa ricerca ha ottenuto un catalogo di tutte le diverse proteine ​​nelle sinapsi. Questa sarà una grande base per studiare la diversità regionale ed evolutiva sinaptica del cervello. Il nostro nuovo metodo proteomico sarà anche fondamentale per trovare la causa molecolare delle malattie di ciascun paziente. È il prossimo compito, difficile ma inevitabile".