Proteina chiave nella formazione delle reti sinaptiche

La nestina è una proteina ben conosciuta tra i biologi cellulari: la sua presenza in una cellula immatura la identifica come “cellula staminale”, nonostante il fatto che finora nessuno abbia mai compreso quale sia il fine della sua presenza nella cellula.

In uno studio ora pubblicato sulla versione online della rivista Nature Neuroscience a firma di un gruppo di ricercatori del Salk Institute of Biological Studies guidati da Kuo-Fen Lee si mostra che essa svolge un ruolo cruciale nella formazione delle giunzioni neuromuscolari, i punti di contatto tra cellule dei muscoli e motoneuroni, i neuroni che trasmettono l’impulso per la contrazione muscolare.

In precedenza, era noto l’intervento, nel corso del processo di formazione delle giunzioni neuromuscolari nella fase embrionale, di fattori positivi in grado di “cementare” le connessioni tra le fibre muscolari e densi ammassi di recettori per i neurotrasmettitori.

Tuttavia, nel 2005 sulla rivista Neuron lo stesso Lee ha individuato nella proteina cdk5 un fattore in grado di disperdere i recettori muscolari superflui che si trovano al di fuori della zona di contatto – la sinapsi – con il risultato che solo le connessioni efficienti vengono mantenute.

In quest’ultimo studio si è studiato in che modo la cdk5, che catalizza l’aggiunta di gruppi fosfato alle proteine target, elimina le connessioni “extrasinaptiche” inutili. Ipotizzando che la cdk5 agisca modificando una seconda proteina. Jiefei Yang, ricercatore del laboratorio di Lee e primo autore dello studio, è andato alla ricerca di possibili candidate.

“All’inizio brancolavamo nel buio, perché la cdk5 ha molti potenziali bersagli nella giunzione neuromuscolare”, ha detto Yang. “Dopo aver eliminato i candidati più ovvi, si è arrivati infine a considerare la nestina, sulla base dell’evidenza che la cdk5 piò fosforilare la nestina in alcuni tessuti.”

Per analizzare il ruolo della nestina, il gruppo ha utilizzato topi ingegnerizzati per non esprimere un fattore di stabilizzazione delle sinapsi noto come agrina. Come previsto, l’analisi al microscopio del tessuto muscolare di diaframma dei topi mutanti mostrava una totale perdita di densi amassi di recettori: senza l’azione dell’agrina, l’attività di dispersione delle sinapsi aveva spazzato via gli ammassi.

Tuttavia, quando ai topi mutanti veniva silenziato anche il gene per la nestina, il gruppo ha osservato una circostanza notevole: lo schema di ammassi di recettori riappariva sul diaframma, indicando che l’assenza della nestina permetteva al processo di formazione sinaptica di procedere anche senza una “colla” di stabilizzazione come l’agrina.

“Questo esperimento in vivo ha consentito di arrivare a un risultato cruciale per quanto riguarda le conoscenze del livello genetico del processo”, ha concluso Lee. “In seguito, abbiamo concluso che la funzione basilare della nestina è quella di reclutare la cdk5, attivandola e iniziando il processo di dispersione.”