Scoperto il “controllore” delle cellule nervose

UFFICIO STAMPA
Comunicato stampa
Il lavoro di Paolo Macchi del CIBIO pubblicato sulla prestigiosa rivista PNAS
Scoperto il “controllore” delle cellule nervose
Un’equipe internazionale di scienziati svela il funzionamento della proteina
Pumilio che regola la struttura dei neuroni. Un passo avanti nella
comprensione dei meccanismi che danno origine alle malattie genetiche
Trento, 3 febbraio 2010 – (a.s.) Si chiama Pumilio ed è una proteina prodotta
dalle cellule nervose (neuroni) già nelle prime fasi dello formazione del nostro
cervello. Il suo compito è quello di regolare lo sviluppo dei neuroni, dando loro quelle
forme e strutture che li rendono adatti a svolgere la loro funzione principale, vale a
dire ricevere e trasmettere informazioni. Se viene prodotta in eccesso o in difetto,
può dar luogo ad alterazioni della forma della cellula e quindi a gravi forme di ritardo
mentale. A scoprire l’importante funzione della proteina Pumilio è stato un gruppo
internazionale di ricercatori a cui partecipa anche Paolo Macchi del Centro
interdipartimentale per la Biologia integrata dell’Università di Trento. Per capire
meglio la portata di questa scoperta scientifica, resa nota alla comunità
internazionale attraverso un articolo pubblicato oggi sulla prestigiosa rivista PNAS
(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America),
occorre addentrarsi nei segreti della nostro cervello e della nostra storia evolutiva.
La cellula nervosa assomiglia ad un albero, ricco di rami e foglie. Proprio alle foglie
possono essere paragonate le sinapsi, i punti attraverso cui avviene il passaggio di
informazioni tra i neuroni. Perche il cervello funzioni bene non è importante, entro
certi limiti, il numero di neuroni ma quanti contatti essi riescono a stabilire con altri
neuroni. Nelle persone affette da malattie degenerative o genetiche gravi – come
l’autismo, la sindrome di Down o la sindrome di Rett (una malattia che colpisce
soprattutto le bambine entro i quattro anni causando spesso gravi ritardi mentali) – le
cellule nervose presentano una forma più semplice, che condiziona lo sviluppo e la
funzionalità del cervello stesso con gravi deficit delle capacità cognitive. È come se il
cervello fosse un albero spoglio, con pochi rami e foglie. D’altra parte, troppe
ramificazioni possono anch’esse influire negativamente con il funzionamento della
cellula nervosa. Ecco perché è importante l’azione di controllo dello sviluppo
neuronale, un processo molto complesso e finemente regolato. Come questo
controllo avvenga è un interrogativo che da tempo appassiona molti scienziati.
Una nuova risposta, viene dal lavoro di ricerca condotto dalle università di Vienna
(Center for Brain Research), Firenze (Dipartimento di medicina interna) e Trento
(CIBIO - Centro interdipartimentale per la Biologia integrata) e, soprattutto grazie alla
combinazione di studi di biologia cellulare, molecolare e di elettrofisiologia. “La novità
di questa scoperta – commenta Paolo Macchi del Laboratorio di neurobiologia
cellulare e molecolare del CIBIO – è la conoscenza del ruolo di questa proteina nello
Per maggiori informazioni: Ufficio Stampa dell’Università degli Studi di Trento
Via Belenzani, 12 – 38100 Trento, Italy
tel. +39 0461/881131-1136, fax +39 0461/881247 - e-mail: [email protected]
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sviluppo del neurone. È un ulteriore passo avanti nella conoscenza dei fattori che
regolano lo sviluppo delle cellule nervose e su come malattie genetiche e
neurodegenerative potrebbero alterare la funzionalità di queste cellule”.
La scoperta
Il neurone è caratterizzato una parte centrale (detta soma o corpo cellulare) e da una
serie di prolungamenti più o meno ramificati (i dendriti e l’assone) che si allungano,
con la crescita, fino a raggiungere altre cellule (altri neuroni, muscoli o ghiandole)
con cui stabiliscono contatti. Grazie a questi prolungamenti, le cellule nervose
ricevono e trasmettono informazioni, sotto forma di impulsi elettrici e chimici. A
svolgere il lavoro di portare i segnali dall'esterno all'interno della cellula nervosa sono
i dendriti (dal greco dendròn, "albero"). Sui dendriti vi sono numerose piccole
ramificazioni chiamate spine dendridiche (chiamate anche sinapsi), paragonabili alle
foglie di un albero, che sono i punti in cui il messaggio proveniente da una altro
neurone viene ricevuto. “Si sa che le funzioni biologiche essenziali del sistema
nervoso, come l’apprendimento o la memoria, sono strettamente legate alla
formazione di nuove sinapsi o al perfetto funzionamento di quelle già esistenti –
spiega Paolo Macchi – La cellula nervosa è in grado di formare nuove ramificazioni e
sinapsi durante tutta la vita di un individuo. Ma questa capacità si riduce con gli anni
e così pure la nostra memoria. La perdita eccessiva di neuroni e in particolare delle
sinapsi è, invece, il primo segno dell’insorgenza di molte malattie neurodegerative”.
Il problema che gli scienziati si trovano ad affrontare è, dunque, quello di capire in
che modo il neurone assuma e mantenga la sua forma caratteristica. “Lo sviluppo del
sistema nervoso, nonché dell’intelligenza quale aspetto legato alla sua attività, è
controllato dalla combinazione di fattori di tipo genetico, legati cioè alle informazioni
contenute nel nostro DNA e di fattori esterni, come la presenza o l’assenza di stimoli
durante la crescita e la vita adulta dell’individuo. In tutte le nostre cellule, il codice del
DNA viene trascritto in una diversa molecola chiamata RNA messaggero, il quale
produce le proteine che sono i mattoni costituenti e che fanno funzionare le nostre
cellule. È indubbio che questo flusso di informazione genetica svolga il ruolo di
artefice primario dello sviluppo e di regolatore del funzionamento delle cellule,
neurone incluso. Il nostro gruppo si interessa proprio dello studio del trasporto degli
RNA messaggeri nei neuroni e dei meccanismi che regolano la loro traduzione in
proteine. È un processo biologico importante che permette alle cellule nervose di
modificarsi creando nuovi rami e nuove foglie proprio là dove servono”.
Il progetto di ricerca, a cui partecipa anche l’ateneo trentino, è frutto della
collaborazione con un gruppo di ricerca di Vienna, guidato da Michael Kiebler, con
John Vessey attualmente all’Hospital for Sick Children di Toronto, Canada e con
Ettore Luzi del Dipartimento di Medicina Interna dell’Università di Firenze.
Paolo Macchi è responsabile del Laboratorio di neurobiologia cellulare e molecolare
del CIBIO, il Centro interdipartimentale per la Biologia integrata dell’Università di
Trento, ed è anche coordinatore del Dottorato internazionale in Scienze
biomolecolari attivato dall’ateneo. La sua carriera accademica è iniziata nel 1999 con
una posizione di postdoc presso il Max-Planck-Insitute for Developmental Biology di
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Tuebingen in Germania. Nel 2005 è divenuto responsabile di un gruppo di ricerca al
Center for Brain Research della Medical University di Vienna, presso la quale ha
ottenuto l’abilitazione in neuroscienze. Si è trasferito poi all’Università di Trento dove
è professore associato di Biologia molecolare.
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