- Come si formano le sinapsi inibitorie?
- Qual è il ruolo della gephyrin?
- La scoperta può cambiare la ricerca sulle malattie neurologiche?
Scienziati dell’Università di Colonia svelano il meccanismo molecolare alla base della formazione delle sinapsi
Un team di ricercatori dell’Istituto di Biochimica dell’Università di Colonia ha fatto una scoperta decisiva sul meccanismo molecolare della formazione delle sinapsi nel sistema nervoso centrale.
Focus sulle sinapsi inibitorie e la proteina gephyrin
Lo studio si è concentrato sulle sinapsi inibitorie, definite i “freni” del cervello, responsabili della regolazione della trasmissione del segnale nervoso. In particolare, i ricercatori hanno analizzato la proteina gephyrin, fondamentale per stabilizzare la cosiddetta densità postsinaptica.
La ricerca, pubblicata sulla rivista Nature Communications con il titolo “Gephyrin filaments represent the molecular basis of inhibitory postsynaptic densities”, ha rivelato una forma di interazione molecolare finora sconosciuta nella proteina gephyrin, che le permette di formare filamenti allungati.
Filamenti di gephyrin: la base delle sinapsi
Questi filamenti costituiscono la struttura organizzativa necessaria per la formazione della postsinapsi, che a sua volta consente la creazione di miliardi di sinapsi utilizzate dal cervello in quasi tutte le funzioni di comunicazione.
Il team, guidato dai professori Günter Schwarz ed Elmar Behrmann, ha impiegato la crio-microscopia elettronica all’avanguardia per visualizzare la struttura tridimensionale della proteina gephyrin.
Sorprese dalla struttura molecolare
Lo studio ha evidenziato che un dominio di gephyrin, responsabile del legame con i neuro-recettori e della formazione di dimeri (strutture più grandi composte da due proteine), crea strutture filamentose allungate. Questa scoperta è stata inattesa: precedentemente si riteneva che le proteine nei condensati separati in fase fossero disordinate, ma ora è stato rivelato un livello sorprendente di organizzazione molecolare.
Implicazioni per le malattie neurologiche
Oltre all’analisi strutturale, esperimenti in vitro e studi su linee cellulari isolate hanno confermato che questi filamenti sono essenziali per la formazione delle sinapsi e hanno spiegato perché mutazioni specifiche nel gene gephyrin causano malattie neurologiche.
“Si tratta di una svolta importante nella comprensione della formazione delle sinapsi inibitorie”, afferma Günter Schwarz, autore principale dello studio.
“Le nostre scoperte hanno implicazioni significative per lo sviluppo di nuovi trattamenti per disturbi neurologici, come l’epilessia.”
Nuove prospettive grazie alla crio-microscopia
Elmar Behrmann, co-autore principale, aggiunge:
“L’uso della crio-microscopia elettronica ci ha permesso di visualizzare i filamenti di gephyrin con un dettaglio senza precedenti, offrendo una comprensione più profonda dei meccanismi molecolari alla base delle sinapsi inibitorie e aprendo nuove prospettive di ricerca.”
Il primo autore dello studio, Dr. Arthur Macha, post-doc condiviso tra i due laboratori, sottolinea:
“All’inizio siamo rimasti sorpresi nel trovare interfacce tra molecole di gephyrin che ricordavano la forma della lettera ‘Z’. Questa scoperta colma il divario nella comprensione di come l’organizzazione dei recettori, l’interazione della gephyrin e la formazione delle sinapsi siano connesse funzionalmente.”
Aperta la strada a una comprensione rivoluzionaria della densità postsinaptica inibitoria
La ricerca, condotta presso l’Istituto di Biochimica dell’Università di Colonia, noto per la sua eccellenza in biologia strutturale, biochimica delle proteine e peptidi e biochimica redox, apre la strada a una comprensione rivoluzionaria della densità postsinaptica inibitoria.
Il team conclude che le scoperte potrebbero costituire la base per studiare l’architettura completa delle sinapsi a livello molecolare, offrendo nuovi strumenti per la ricerca neurologica avanzata.