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Proteine legate allo sviluppo delle fibre nervose
Quando il professore di biologia del MIT Frank Gertler ha allevato topi privi di un certo set di geni, si aspettava che le loro cellule cerebrali avessero fibre nervose difettose e mal indirizzate. Con sua sorpresa, vide neuroni mutanti che sembravano uova fritte: i somi, o corpi cellulari, erano intatti, ma mancavano i dendriti simili a rami e gli assoni lunghi e sottili.
In un normale embrione di topo (in alto), dopo 16,5 giorni di gestazione, gli assoni sono visibili in rosso mentre si estendono dalla corteccia verso l'alto verso una parte del cervello nota come capsula interna. In un topo privo di proteine Ena/Vasp (in basso), gli assoni non crescono.
Il tipico neurone nella corteccia cerebrale ha un singolo assone, che trasmette informazioni ad altre cellule, e molti dendriti più corti, che ricevono messaggi da altre cellule. I topi geneticamente modificati nello studio hanno prodotto cellule cerebrali che non erano in grado di estendere assoni o dendriti o di connettersi con altri neuroni.
La famiglia di proteine codificate dai tre geni che Gertler stava studiando, note come proteine Ena/Vasp, risulta svolgere un ruolo critico nello sviluppo delle fibre nervose. La manipolazione di queste proteine potrebbe un giorno aiutare a riparare le lesioni alla colonna vertebrale e altri danni causati da connessioni difettose tra cellula e cellula. Riteniamo che i meccanismi che abbiamo iniziato a svelare potrebbero aprire la porta a potenziali terapie rigenerative per la neurodegenerazione o le lesioni cerebrali, afferma Gertler.
La forma di una cellula è determinata dal suo citoscheletro, i pilastri interni e le travi che spingono contro la membrana cellulare. Per muoversi e cambiare forma, una cellula deve rimodellare il suo citoscheletro. È come se il cellulare leggesse i segnali stradali e cercasse di capire dove andare, dice Gertler. Le proteine Ena/Vasp sono i navigatori per le escrescenze nervose chiamate neuriti, i precursori di assoni e dendriti.
Le proteine si trovano nelle punte dei filopodi di un neurite, brevi estensioni che ricevono segnali ambientali e li traducono in istruzioni per la cellula. Queste istruzioni dicono alla cellula di continuare ad estendere i filopodi, allungando i filamenti proteici, o di fermare la crescita.
Questo è uno dei primi studi che svelano i primi passi nel modo in cui un neurone differenziato inizia ad acquisire la sua morfologia unica, dice Gertler.