Il DNA rappresenta il nostro patrimonio genetico, contiene tutte le informazioni per costruire tutte le parti del corpo e viene quotidianamente esposto a fattori di rischio che lo possono danneggiare

C’è una buona notizia nel campo delle neuroscienze: è stato scoperto un nuovo ruolo della proteina alfa-sinucleina nel riparare il DNA delle cellule nervose. La proteina, secondo gli autori dello studio pubblicato sulla rivista scientifica Scientific Reports e guidati dal Dr. Vivek Unni della Scuola di Medicina dell’Università americana dell’Oregon, potrebbe aiutare a capire lo sviluppo di molte malattie neurodegenerative ed essere utilizzata per future terapie contro il Parkinson.

A cosa serve la proteina alfa-sinucleina e dove e come funziona?

L’alfa-sinucleina è una piccola proteina di 140 aminoacidi localizza a livello delle sinapsi, le regioni terminali delle cellule neuronali, dove i neuroni trasferiscono le informazioni da una cellula ad un’altra sotto forma di impulsi nervosi.

I neuroni quindi si scambiano dei messaggi formando una rete di cellule che riceve e invia segnali in modo veloce e ordinato. I messaggi, localizzati in speciali vescicole, sono costituiti da sostanze chimiche, i neurotrasmettitori, che vengono liberate nello spazio sinaptico situato tra il neurone “trasmittente” (pre-sinaptico) e il neurone “ricevente” (post-sinaptico). Quando il neurotrasmettitore si lega a degli specifici recettori presenti sulla membrana della cellula post-sinaptica del neurone ricevente si attiva un nuovo impulso nervoso. Attraverso le sinapsi, quindi, i neuroni prendono contatto tra di loro e con le strutture da essi controllate, formando dei veri e propri “circuiti” elettrici, attraverso i quali viaggiano le informazioni: una rete di comunicazione ad alta velocità!

La proteina alfa-sinucleina ha la funzione di regolare il ciclo delle vescicole dei neurotrasmettitori; una sorta di semaforo necessario per regolare il flusso complessivo delle vescicole. Può capitare tuttavia che il semaforo impazzisce e cominci a segnalare e a regolare il traffico in modo anomalo. Era stato infatti dimostrato che a dosi normali, l’alfa-sinucleina gestisce in modo efficiente il traffico delle vescicole neuronali. Tuttavia, livelli particolarmente elevati di alfa-sinucleina determinano una aggregazione anomala della proteina e portano ad una soppressione della neurotrasmissione e quindi alla tossicità sinaptica.

Fino ad oggi non era chiaro come l’aggregazione citoplasmatica dell’alfa-sinucleina potesse essere correlata alla morte dei neuroni che caratterizza molte malattie neurodegenerative, come il Morbo di Parkinson e la Demenza con corpi di Lewy.

Lo studio dei ricercatori dell’Università americana dell’Oregon ha aggiunto un nuovo tassello alla comprensione del ruolo della proteina alfa-sinucleina nelle anomalie della trasmissione degli impulsi nervosi e nella morte dei neuroni di molte patologie neuordegenerative.

Sin dalla sua scoperta, era stato suggerito che l’alfa-sinucleina fosse presente anche nel nucleo dei neuroni, il che faceva pensare che svolgesse ruoli cellulari aggiuntivi oltre a regolare il traffico delle vescicole a livello delle sinapsi. Nel nucleo, infatti, è custodito il patrimonio genetico (DNA) di ogni cellula e rappresenta il centro di controllo che programma, coordina e regola le varie attività della cellula stessa.

Tuttavia, la localizzazione nucleare dell’alfa-sinucleina era rimasta un mistero in quanto nessuno era riuscito a confermarne la sua localizzazione. Ci sono riusciti i ricercatori dell’università dell’Oregon, i quali ne hanno anche descritto l’importante ruolo come proteina coinvolta nella riparazione del DNA danneggiato.

Il DNA rappresenta il nostro patrimonio genetico, contiene tutte le informazioni per costruire tutte le parti del corpo e viene quotidianamente esposto a fattori di rischio che lo possono danneggiare, quali raggi ultravioletti, sostanze tossiche, radicali liberi dell’ossigeno e tanti altri. Per fortuna, le cellule hanno a disposizione una sorta di “kit di pronto soccorso” per riparare eventuali danni subiti dal nostro DNA. Sono proteine, quelle del kit, specializzate nell’aggiustare i danni al DNA e fanno parte di quello che si chiama: “meccanismo di riparazione del DNA”. Un vero team di proteine scoperto da tre scienziati, Tomas Lindahl, Aziz Sancar e Paul Modrich, che hanno vinto il premio Nobel per la Chimica nel 2015 proprio per aver descritto la raffinatezza, la velocità di esecuzione e l’efficienza di azione di questi instancabili operai “della sartoria molecolare” coinvolti nella riparazione del DNA danneggiato.

Oggi sappiamo che uno di questi operai della riparazione del DNA di cellule nervose è proprio la proteina alfa-sinucleina, la quale si lega al DNA a doppia elica spezzata, facilitando l’unione dei pezzi spezzati; agisce in pratica come una sorta di collante che unisce eventuali interruzioni nella sequenza del DNA.

La prova del nove del ruolo di sarto molecolare dell’alfa-sinucleina è stata data dalla rimozione sperimentale della proteina stessa da cellule neuronali di origine umana, dimostrando che l’assenza di alfa-sinucleina riduce la capacità delle cellule neuronali di riparare danni al DNA indotti sperimentalmente. Sulla base di una serie di esperimenti è stato dimostrato che se la proteina alfa-sinucleina si viene ad accumulare in modo animalo al di fuori del nucleo delle cellule nervose può formare degli aggregati, chiamati corpi di Lewy, che possono causare disfunzioni e persino la morte dei neuroni. “Proprio il venir meno della sua attività di riparazione del DNA, come se fosse in pausa forzata – concludono i ricercatori – porterebbe all’accumulo di danni al DNA, con la conseguente morte delle cellule nervose”.

Questi risultati aprono prospettive nuove per la messa a punto di terapie innovative, agendo sulla proteina alfa-sinucleina, per trattare ed eventualmente curare malattie degenerative come il Parkinson

 

 


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Antonio Musarò
Figlio del Salento, abitante del mondo, esploratore della conoscenza. Laurea in Scienze Biologiche, Dottorato di Ricerca in Scienze e Tecnologie Cellulari alla Sapienza Università di Roma e Research Fellow presso la Harvard University di Boston (USA) dal 1996 al 2000. Attualmente è professore ordinario di Istologia, Embriologia e Biotecnologie Cellulari presso l'Università di Roma "La Sapienza". Le sue ricerche hanno portato ad importanti risultati pubblicati su riviste scientifiche internazionali tra cui Nature, Nature Genetics, Nature Medicine, Cell Metabolism, PNAS, JCB. Da diversi anni è impegnato nella divulgazione scientifica; è coordinatore delle attività di divulgazione scientifica dell'Istituto Pasteur-Italia ed è direttore scientifico della manifestazione “Festa della Scienza” che si svolge annualmente in Salento (Andrano-LE). Il suo motto: appassionato alla verità e amante del dubbio.

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