Il mondo delle sinapsi non smette di sorprendere: scoperto il ruolo di una proteina che regola la loro formazione

Chiarito il ruolo della proteina tetraspanina 5, coinvolta nella formazione delle sinapsi e nella maturazione delle spine dendritiche.

(fonte immagine: stateofmind.it)

Si sa, le proteine sono fondamentali per la vita, grazie alle loro molteplici funzioni, che le vede coinvolte nel trasporto di sostanze, nella formazione delle membrane cellulari, nella regolazione dell’espressione genica, nei movimenti cellulari, solo per fare alcuni esempi. Ma sono di estrema utilità anche nel sistema nervoso, e una recente ricerca ne ha dimostrato l’importanza, studiando la funzione della proteina TSPAN5.

 

Un passo indietro, dai neuroni

Prima di dedicarci allo studio condotto sul ruolo della tetraspanina 5, è doveroso fare un passo indietro, e chiarire alcuni termini e concetti fondamentali per la comprensione della ricerca. Innanzitutto, cos’è un neurone?

I neuroni, o cellule nervose, sono gli elementi capaci di condurre impulsi nervosi, tramite la creazione di un potenziale d’azione. L’impulso nervoso determina una variazione della permeabilità della membrana del neurone, che causa un passaggio di ioni con conseguente inversione della carica elettrica della cellula. In altre parole, si crea una differenza di potenziale elettrico tra interno ed esterno del neurone, come conseguenza della diversa concentrazione ai due lati della membrana cellulare di ioni carichi positivamente (sodio, potassio) e negativamente (cloro). Si genera quindi un potenziale d’azione.

I neuroni sono composti da tre principali elementi:

  • Corpo cellulare: contiene il nucleo e gli altri organuli caratterizzanti le cellule, ed è dunque il sito delle funzioni cellulari generiche.
  • Dendriti: originano da prolungamenti del corpo cellulare. Rappresentano l’apparato ricevente del neurone: ricevono il potenziale d’azione e lo conducono verso il corpo cellulare
  • Assone: è un unico prolungamento, di calibro maggiore rispetto ai dendriti, che origina dal corpo cellulare, in particolare da una zona chiamata cono di emergenza. A questo segue il segmento iniziale dell’assone. Queste due regioni costituiscono la zona di attivazione dove originano i potenziali di azione che saranno trasportati lungo la fibra nervosa. Dunque l’assone conduce il potenziale d’azione lontano dal corpo cellulare, verso la cellula che deve ricevere l’impulso.
(fonte immagine: biologiawiki.it)

 

Cosa sono le sinapsi?

Le sinapsi sono giunzioni che connettono i neuroni tra loro, o con altre cellule (muscolari o ghiandolari), e mediano quindi il passaggio dell’impulso nervoso da una cellula ad un’altra.

Nei vertebrati, le sinapsi sono di tipo chimico, caratterizzate da un terminale presinaptico, che è la parte terminale dell’assone, lungo il quale viaggia il potenziale d’azione, e da un terminale postsinaptico, cioè quello che riceverà l’impulso, il quale può essere su un altro neurone, su cellule muscolari o cellule ghiandolari. I due terminali sono separati dalla fessura sinaptica, uno spazio di circa 25-30 nm.

I terminali presinaptici sono caratterizzati dalla presenza di numerose vescicole contenenti neurotrasmettitori: mediatori chimici liberati durante la trasmissione dell’impulso nervoso.

Molto in breve, il potenziale d’azione, (formatosi per la differenza di carica tra esterno ed interno del neurone, a seguito del passaggio di ioni), raggiunge il terminale presinaptico e induce il rilascio di questi neurotrasmettitori nella fessura sinaptica. Una volta che il neurotrasmettitore è rilasciato dal terminale presinaptico, esso si lega attraverso la fessura sinaptica, a recettori posti sulla membrana postsinaptica. Secondo il tipo di recettore, questo legame produce una depolarizzazione (eccitamento) oppure un’iperpolarizzazione (inibizione) della membrana postsinaptica, determinando così, a seconda del neurotrasmettitore, una adeguata risposta allo stimolo.

 

(fonte immagine: pharmaceuticalchemistry.altervista.org)

 

La ricerca

Lo studio, condotto da Edoardo Moretto, all’istituto di neuroscienze del Consiglio nazionale delle ricerche di Milano, e pubblicato su Cell Reports, ha chiarito il ruolo di una famiglia di proteine, le tetraspanine, e in particolare della tetraspanina 5 (TSPAN5), implicata nella formazione delle sinapsi.

Lo studio è stato svolto tramite tecniche di video-microscopia a super risoluzione, le quali hanno portato alla conclusione che la proteina TSPAN5, è in grado di creare delle piattaforme sulla superficie dei neuroni, nel momento in cui avvengono le sinapsi, e rallentare il movimento di altre proteine, come Neuroligin-1.

Le Neuroligin-1 sono proteine di adesione, situate sulla membrana postsinaptica. La loro funzione è di mediare la formazione e il mantenimento delle sinapsi tra neuroni, legandosi alle β-Neurexine, che sono proteine di adesione localizzate sulla membrana presinaptica. Il legame tra queste due proteine mette in connessione i due neuroni implicati nella sinapsi.

Ora, il rallentamento di Neuroligin-1 (dovuto all’azione di TSPAN5), le permette di accumularsi in specifiche posizioni e favorisce quindi il suo legame con la le neuroxine, facendo sì che due neuroni vicini si ritrovino fisicamente connessi e permettendo quindi la realizzazione di una sinapsi.

Inoltre, è stato dimostrato che il complesso TSPAN5-neuroligin1 è fondamentale per la maturazione delle spine dendritiche. Infatti, la TSPAN5 è localizzata sulle spine dendritiche dei neuroni eccitatori, e una sua riduzione induce un decremento nel numero di spine.

In conclusione, la ricerca ha dimostrato che la proteina TSPAN5 controlla la maturazione delle spine dendritiche, promuovendo il raggruppamento della proteina Neuroligin-1. Inoltre, questa scoperta fornisce una prova del fatto che la compartimentazione di proteine transmembrana, quali le Neuroligin-1, attraverso le tetraspanine, può rappresentare un livello addizionale di regolazione della formazione e funzione delle sinapsi.

Maria Passafaro, che ha supervisionato la ricerca, commenta infatti: “Questo studio suggerisce che l’esistenza di piattaforme di tetraspannine, finora caratterizzate solo per il loro ruolo nel sistema immunitario, abbia un’importante funzione anche nel sistema nervoso, in particolare per le sue funzioni più complesse come la formazione della memoria”.

(fonte immagine: Cell Reports)

 

 

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