Nel definire i circuiti neurali del cervello in via di sviluppo, miliardi di neuroni devono prima migrare verso le loro destinazioni corrette e quindi formare complesse connessioni sinaptiche con i loro nuovi vicini. Quando qualcosa nel processo va storto, alcuni disturbi dello sviluppo neurologico, quali ritardo mentale, autismo o dislessia, possono nascere.
I ricercatori della University of North Carolina alla Chapel Hill School of Medicine hanno scoperto che lo stabilire i collegamenti neurali necessari per permettere al cervello funzionare correttamente dipende dalla capacità dei neuroni di posizionarsi sulla loro membrana chiamata filopodia. La scoperta, pubblicata sulla rivista Cell, indica che il concetto attuale su come le cellule cambino forma, migrino o si differenzino, ha bisogno di essere rivisitato.
Gli scienziati hanno pensato che l’unico modo per una cella di formarsi è spostarsi attraverso l’azione del citoscheletro o l’impalcatura all’interno della cellula, è spingere in avanti o indietro una membrana, ha dichiarato il ricercatore senior, professore associato di farmacologia presso la Scuola di Medicina UNC Franck Polleux.
Ma il suo studio mostra che la proteina del cervello srGAP2 può anche imporre la forma delle cellule direttamente sulla flessione delle membrane, formando la filopodia come mezzo per controllare la migrazione e la ramificazione dei neuroni durante lo sviluppo del cervello. È interessante notare che la srGAP2 fa parte di una famiglia di proteine che sono state implicate in una sindrome di grave ritardo mentale chiamata sindrome 3p. Pertanto, la ricerca potrebbe anche produrre importanti intuizioni sulle cause alla base di questa e di altre forme di ritardo mentale.
Polleux e i suoi colleghi hanno cominciato a controllare la srGAP2 perché il gene è stato quasi esclusivamente “acceso” o “espresso” durante lo sviluppo del cervello. La proteina del cervello contiene una combinazione unica di domini, piccoli blocchi funzionali di sequenze di proteine che possono essere comuni ad altre proteine. La stella di questi domini è chiamata dominio F-BAR.
I ricercatori dell’UNC sono stati tra i primi a padroneggiare una tecnica di laboratorio che gli ha permesso di manipolare i geni che sono stati attivati o disattivati nei neuroni, un tipo di cellule notoriamente complicate. Lavorando con delle zone di cervello del topo, hanno usato la corrente elettrica per introdurre pezzi di materiale genetico che favorivano o, al contrario, abbattevano l’azione della proteina del dominio F-BAR. Hanno poi coltivato pezzi di cervello in piastre per consentire ai ricercatori di vedere come si comportavano i neuroni nel loro “habitat naturale”. Quando i ricercatori hanno favorito l’attività del dominio, hanno visto che i neuroni formavano uno filopodia che ha bloccato la migrazione.
I ricercatori hanno poi scoperto che quando si riduce l’espressione di questa proteina, i neuroni migrano ad un ritmo più veloce e meno ramificato. Sotto un microscopio, i neuroni si muovono come dei vermicelli. Polleux dice che il dominio dell’F-BAR su srGAP2 sembra ben controllare la quantità di ramificazione dei neuroni sottoposti in modo che possano essere più snelli, quando hanno bisogno di migrare, e di ramificarsi quando hanno bisogno di stabilire connessioni con altri neuroni.
L’obiettivo ora è determinare se le mutazioni nel gene srGAP2 sono coinvolte nell’autismo o in altre forme di ritardo mentale, oltre alla sindrome 3p. Il team è anche interessato a determinare la funzione di circa 25 altri geni che contengono il dominio F-BAR, molti dei quali sono presenti nel cervello in via di sviluppo.
[Fonte: Sciencedaily]