L’enzima  e  la  plasticità  sinaptica    

   

Uno  studio  mostra  un  ruolo  inedito  della  molecola  Pin1      9  ottobre  2014    Le  sinapsi  sono  entità  “dinamiche”:  possono  regolare  la  loro  azione  nei  processi  nervosi  legati  all’apprendimento,  per  esempio,  ma  anche  per  conseguenza  di  malattie.  Un  team  di  ricercatori  –  che  vede  la  SISSA  come  protagonista  –  ha  dimostrato  il  ruolo  di  un  piccolo  enzima  (Pin1)  nella  plasticità  sinaptica.  Lo  studio  è  stato  appena  pubblicato  sulla  rivista  Nature  Communications.    

 Un  piccolo  spazio  “vuoto”  in  fervente  attività:  la  sinapsi  è  una  struttura  complessa  dove  il  segnale  nervoso  (elettrico)  che  arriva  dal  neurone  presinaptico,  nel  suo  viaggio  verso  la  meta  -­‐  che  sia  un  muscolo,  una  ghiandola  o  un  altro  neurone    si  trasforma  in  segnale  chimico,  capace  di  attraversare  lo  spazio  sinaptico  per  tornare  di  nuovo  elettrico  una  volta  a  valle.  La  sinapsi  è  uno  spazio  “dinamico”,  non  solo  per  l’incessante  lavoro  che  qui  si  svolge,  ma  anche  per  la  capacità  di  mutare  la  propria  azione  nel  tempo  (plasticità  sinaptica),  in  funzione  di  normali  processi  fisiologici,  per  esempio  nell’apprendimento,  ma  anche  come  conseguenza  di  squilibri  legati  a  stati  patologici.  Uno  studio,  targato  principalmente  SISSA  (che  ha  coinvolto  anche  l’Università  di  Zurigo,  il  LNCIB  di  Trieste  e  l’istituto  EBRI  di  Roma),  ha  mostrato  che  un  piccolo  enzima  (Pin1,  

peptidil-­‐prolil  isomerasi),  che  svolge  un  ruolo  di  mediazione  nel  processo  di  trasmissione  del  segnale,  ha  un  effetto  sulla  plasticità  sinaptica.    “La  sinapsi  che  abbiamo  studiato  è  di  tipo  inibitorio.  Il  segnale  che  trasmette  ostacola  l’attivazione  del  neurone  postsinaptico,  diminuendo  la  probabilità  che  questo  si  attivi  e  scarichi  il  potenziale  d’azione”,  spiega  Paola  Zacchi,  ricercatrice  della  SISSA  che  ha  coordinato  questo  studio.  “Quando  Pin1  è  assente  dalla  sinapsi  la  trasmissione  avviene  ‘a  pieno  regime’,  ma  anche  senza  controllo.  Quando  invece  è  presente  regola  la  forza  del  segnale,  attutendolo.  Abbiamo  osservato  che  Pin1  è  in  grado  di  modificare  il  numero  di  recettori  post-­‐sinaptici”.  Maggiore  è  il  numero  di  recettori  in  grado  di  legarsi  al  neurotrasmettitore,  più  intenso  è  il  segnale  che  arriva  alla  membrana  postsinaptica.  “Questo  significa  anche  che  Pin1  ha  un  ruolo  nella  plasticità”  spiega  Zacchi.    Più  in  dettaglio...  

Come  funziona  una  sinapsi?  “La  sinapsi  di  tipo  chimico,  la  più  diffusa  nei  vertebrati,  è  uno  spazio  ristretto  fra  un  neurone  e  un  altro  dove  avviene  il  passaggio  del  segnale  nervoso”,  spiega  Zacchi.  Nelle  sinapsi  chimiche  i  due  neuroni  non  sono  a  contatto,  sono  separati  da  una  distanza  di  circa  20  nanometri.  Per  questo  motivo  il  segnale  elettrico  che  viaggia  sulla  terminazione  nervosa  presinaptica  deve  interrompersi  per  poi  riprendere  sul  neurone  a  valle.  In  mezzo  fra  un  neurone  e  l’altro  avviene  una  traduzione  del  segnale  elettrico  in  chimico  (che  poi  torna  elettrico).  

“L’arrivo  del  potenziale  d’azione  sul  bottone  presinaptico  provoca  il  rilascio,  nello  spazio  interneurale,  delle  molecole  di  neurotrasmettitore,  che  vengono  captate  dai  recettori  sulla  membrana  postsinaptica”,  racconta  Zacchi.  “Se  la  sinapsi  è  eccitatoria  questo  provoca  un’attivazione  del  neurone  post  sinaptico  che,  se  sufficientemente  intensa,  da  il  via  ad  un  nuovo  potenziale  d’azione.  Se  la  sinapsi  è  inibitoria,  come  nel  caso  dei  nostri  studi,  il  segnale  ‘abbatte’  l’attivazione  postsinaptica  e  ostacola  l’insorgere  del  potenziale  elettrico.  Nel  processo  di  rilascio-­‐captazione  del  neurotrasmettitore  entrano  in  gioco  altre  molecole,  come  le  proteine  scaffold,  che  raggruppano  i  recettori  al  posto  giusto  sulla  membrana  di  fronte  ai  siti  di  rilascio  del  neurotrasmettitore,  e  le  neuroligine  che  fanno  da  ponte  fra  le  due  estremità  della  sinapsi,  ma  interagiscono  anche  con  le  proteine  scaffold.  Pin1,  il  nostro  enzima  interagisce  sia  con  le  neuroligine  che  con  le  scaffold”.  

L’enzima  Pin1  è  noto  da  tempo  per  il  suo  ruolo  nel  cancro  e  nello  sviluppo  di  diverse  malattie  neurodegenerative  come  l’Alzheimer  e  il  Parkinson  (mentre  per  esempio  le  neuroligine  sembrano  avere  un  ruolo  nell’autismo).  “Studi  come  il  nostro  ampliano  le  conoscenze  sui  meccanismi  biochimici  della  plasticità  sinaptica,  aumentando  da  un  lato  le  conoscenze  su  meccanismi  sani,  ma  aiutando  anche  coloro  che  cercano  di  capire  come  intervenire  in  un  ampia  gamma  di  stati  patologici”.  

 

Link  utili:  

• Articolo  originale  su  Nature  Communications:  http://goo.gl/ch2X3d      

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• Crediti:  SISSA    

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