Tra la complessità incredibile di miliardi di cellule nervose e migliaia di miliardi di connessioni sinaptiche nel cervello, come fanno le cellule nervose a decidere quanto crescere o quante connessioni costruire? Come si coordinano questi eventi all’interno del cervello in via di sviluppo?
In un nuovo studio, gli scienziati del campus della Florida del The Scripps Research Institute (TSRI) hanno gettato nuova luce su questi processi complessi, mostrando che una particolare proteina svolge un ruolo molto più sofisticato nello sviluppo dei neuroni, di quanto si pensasse.
Lo studio, pubblicato sulla rivista PLoS Genetics, si concentra sulla proteina di segnalazione intracellulare RPM-1, che si esprime nel sistema nervoso. Il Professor Brock Grill e la sua squadra mostrano il sofisticato meccanismo di RPM-1che regola lo sviluppo dei neuroni.
In particolare, la ricerca fa luce sul ruolo di RPM-1 nello sviluppo di assoni o fibre nervose- che trasmettono gli impulsi elettrici dal neurone tramite sinapsi. Alcuni assoni sono piuttosto lunghi; nel nervo sciatico ad esempio, gli assoni corrono dalla base della spina dorsale fino all’ alluce.
“Collettivamente, il nostro recente lavoro offre prove significative che RPM-1 coordina la crescita di un assone con la costruzione delle connessioni sinaptiche”, ha detto Grill. “Capire come questi due processi di sviluppo sono coordinati a livello molecolare è estremamente impegnativo. Ora abbiamo fatto progressi significativi”.
Mettere insieme i pezzi
Lo studio descrive come RPM-1 regola l’attività di una singola proteina nota come DLK-1, una proteina che regola lo sviluppo del neurone e svolge un ruolo essenziale nella rigenerazione assonale. RPM-1 utilizza PPM-2, un enzima che rimuove un gruppo fosfato da una proteina alterando così la sua funzione, in combinazione con ubiquitina ligasi attività per inibire direttamente DLK-1.
“Studi su RPM-1 sono stati fondamentali per capire come questa famiglia di proteine funziona,” ha detto Scott T. Baker, il primo autore dello studio e un membro del team di ricerca di Grill. ” RPM-1 svolge molteplici ruoli durante lo sviluppo neuronale e esplorare il ruolo di PPM-2 nel controllo DLK-1 e rigenerazione assonale, potrebbe essere utile e potrebbe avere implicazioni nelle malattie neurodegenerative “.
Il laboratorio di Grill ha esplorato anche altri aspetti di come RPM-1 regola lo sviluppo dei neuroni. Uno studio relativo, pubblicato in PLoS Genetics , mostra che RPM-1 funziona come una parte di una nuova via per controllare β-catenina attività e questa è la prima prova che RPM-1 funziona in connessione con segnali extracellulari, come una famiglia di fattori di crescita proteici noti come Wnts, e fa parte di reti di segnalazione più grandi che regolano lo sviluppo. Un articolo sulla rivista Neural Development dimostra che RPM-1 è localizzato sia a livello delle sinapsi che ella punta dell’assone maturo e questo prova che RPM-1 è posizionato potenzialmente per coordinare la costruzione delle sinapsi con regolazione dell’estensione degli assoni e risoluzione.
Oltre al Grill e Baker, Erik Tulgren della University of Minnesota, Willy Bienvenut del Campus de Recherche de Gif, in Francia, così come Karla Opperman e Shane Turgeon di TSRI, hanno contribuito allo studio “RPM-1 utilizza Ubiquitin Ligase e fosfatasi-Based meccanismi per regolare DLK-1 durante lo sviluppo neuronale”.
