Risoluzione dell’inibizione sinaptica
Il legame del GABA con i recettori GABA di tipo A (GABA-A) causa l’apertura di canali ionici specifici per il cloruro (CI-). L’apertura dei canali ionici consente agli ioni di diminuire per diffusione i loro gradienti di concentrazione. Poiché CI- è in concentrazioni maggiori nel fluido extracellulare, gli ioni di CI- passano all’interno e inibiscono l’attivazione di segnali elettrici alle altre cellule. Sebbene l’aggregazione dei recettori GABA-A sia importante in condizioni di salute e in presenza di patologie, i meccanismi di raggruppamento e modulazione non sono ben conosciuti. I ricercatori hanno dato il via al progetto GABAAR, finanziato dall’UE, per studiare i recettori GABA-A a livello delle sinapsi e analizzare il ruolo della proteina “impalcatura” gefirina. La parola “gefira” in greco significa “ponte”. La gefirina forma un ponte che ancora i recettori dei neurotrasmettitori inibitori al citoscheletro post sinaptico. Gli scienziati hanno marcato le sottounità del recettore GABA-A e la gefirina con proteine fluorescenti fotoconvertibili e le hanno espresse in una coltura di neuroni dal sistema nervoso centrale. Hanno utilizzato due tipi di microscopia di localizzazione fotoattivata per confermare che i costrutti della sottounità formano recettori funzionali correttamente localizzati a livello della superficie della membrana plasmatica a livello delle sinapsi. I ricercatori si sono poi concentrati sulla gefirina. Hanno dimostrato le importanti relazioni tra la gefirina e un altro recettore legato al canale ionico per il CI- (per la glicina). Hanno inoltre dimostrato la competizione tra i ricettori della glicina e i recettori GABA-A per i siti di legame della gefirina. I ricercatori del progetto GABAAR hanno descritto le modifiche nella morfologia e nella stabilità dei gruppi sinaptici di gefirina e il livello di interazione tra le proteine, informazioni in precedenza non disponibili. I risultati si sono rivelati molto importanti per tutti i campi della scienza che studiano le strutture raggruppate in modo dinamico, e le tecniche di microscopia di localizzazione fotoattivata promettono di essere molto utili in tale ricerca. Il team ha sfruttato metodi genetici per danneggiare al minimo la struttura proteica dei recettori GABA-A. Amminoacidi innaturali sono stati codificati in entrambe le proteine modello e nei recettori neuronali funzionali. Gli studi hanno reso possibile la marcatura di singoli recettori con un singolo fluoroforo consentendo l’imaging di singole particelle con elettrofisiologia combinata per studiare la struttura delle proteine, la loro dinamica e la loro funzione. GABAAR ha sviluppato importanti tecniche per la visualizzazione di modifiche strutturali e funzionali a livello delle sinapsi dei neurotrasmettitori nel sistema nervoso centrale dei vertebrati. L’applicazione di queste tecniche ha già fatto luce su argomenti in precedenza poco chiari e promette progressi nella conoscenza di molti altri sistemi biologici.
Parole chiave
Inibizione sinaptica, GABA, neurotrasmettitore, ricettori GABA, GABA-A, gefirina
