I meccanismi molecolari di memoria e apprendimento
Tramite le sinapsi le cellule nervose o neuroni nel cervello possono trasmettere segnali ad altri neuroni, fino a 10 000 di essi. Inoltre, la dinamica plasticità sinaptica potrebbe essere il cuore della formazione della memoria. Qui nella membrana neurale di queste fondamentali giunzioni una rete citoscheletrica di microtubuli e actina interagisce con le proteine dette motori molecolari: chinesina, dineina e miosina. I difetti nella funzione di trasporto di carico dei motori molecolari sono una caratteristica comune di numerose malattie neurodegenerative psichiatriche. Il progetto NEUROTRAF (Molecular mechanisms of synapto-dendritic cargo trafficking), finanziato dall’UE, ha sviluppato nuovi strumenti molecolari e sistemi di imaging per analizzare questi meccanismi nei neuroni vivi. L’impiego di nanosonde immunoflorescenti attaccate a punti quantici ha permesso ai ricercatori di seguire le proteine motrici con precisione nanometrica. I dettagli dei processi intracellulari come il comportamento del cargo abbinato al motore nei neuroni possono essere visualizzati e guidati attraverso questa tecnologia. Gli scienziati hanno inoltre potuto risolvere microtubuli denditrici in neuroni ippocampali per determinare il modo in cui i dendriti sono assemblati e mantenuti. Le spine dendritiche aiutano a trasmettere i segnali al corpo di una cellula nervosa, e NEUROTRAF ha osservato il modo in cui il cargo era trasmesso tra spine. Utilizzando il nuovo strumento i ricercatori hanno determinato il modo in cui il sensore del calcio 2+ caldendrina agisce sulle dinamiche dell’actina nelle spine. Le mutazioni nella proteina che lega KIF1 (KBP), necessarie per l’organizzazione dei microtubuli assonali, sono responsabili della sindrome di Goldberg-Shprintzen (GOSH), un grave disturbo neurologico. I risultati della risultati hanno mostrato che KBP regola l’attività dei motori impedendo il movimento della chinesina lungo i microtubuli. Ciò ha svelato un nuovo meccanismo per regolare l’attività della chinesina e suggerisce che l’alterazione del traffico delle vescicole sinaptiche contribuisce alla GOSH. La ricerca di NEUROTRAF ha portato alla preparazione e presentazione di almeno tre documenti scientifici. I risultati hanno contribuito a un’importante piattaforma di conoscenza sul coinvolgimento molecolare nella formazione della memoria e nello sviluppo dei disturbi neurologici.
Parole chiave
Meccanismi molecolari, memoria, apprendimento, citoscheletro, proteine motori molecolari, punto quantico, caldendrina, KBP, GOSH
