RICERCA ITALIANA     

Esocitosi in cellule neurosecernenti: dalla competenza alla regolazione

Abstract

Lo studio di cloni defettivi, isolati dalla linea PC12 (feocromocitoma di ratto) ha mostrato che la competenza all’espressione della neurosecrezione, cioè la comparsa di vescicole chiare e scure ricche di neurotrasmettitore destinate alla liberazione per esocitosi regolata, è governata da un programma genico distinto che però non è stato ancora identificato. Recenti studi citogenetici su chimere cellulari ottenute dalla fusione di PC12 defettive con linfociti umani hanno rivelato che un frammento pericentromerico del cromosoma 11 è sufficiente per indurre la ri-espressione della competenza di ratto. Tra i geni localizzati nel frammento c’è quello di BHC80, un componente del complesso di trascrizione BRAF-HDA cui appartiene anche il fattore silenziatore restretto ai neuroni, REST. Quest’ultimo, abbondante in cellule non secretive (dove previene l’espressione di molti geni neurone-specifici) e quasi assente nelle PC12 wild-type, è presente nelle PC12 defettive. Nei neuroni REST è basso ma apprezzabile. REST non è sempre silenziatore. In condizioni controllate da BHC80 può essere stimolatore della trascrizione dei suoi bersagli.
Tre Unità (U), specializzate in aspetti complementari delle neuroscienze, hanno deciso di studiare insieme il ruolo di REST, specie in rapporto alla competenza neurosecretiva. Anticorpi e costrutti cDNA di REST e BHC80 saranno disponibili. La maggior parte degli esperimenti saranno condotti collaborativamente con prevalenza di singole Unità come >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Jacopo Meldolesi Libera Università "Vita Salute S.Raffaele" MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo scopo di questo progetto è l’identificazione e la caratterizzazione dei meccanismi molecolari e cellulari che regolano il processo di acquisizione della competenza alla neurosecrezione, una proprietà tipica sia dei neuroni che delle cellule neurosecretive.
L’origine di questi studi (inizio degli anni 90) è stato l’isolamento, da parte dell’Unità 1, di due cloni defettivi (PC12 e PC12-Trk) della linea cellulare PC12. Quest’ultima, isolata da un feocromocitoma di ratto, è la linea cellulare più nota e più usata negli studi di neurosecrezione. I cloni defettivi sono particolari perchè mantengono molte proprietà della linea di origine, incluso il differenziamento simil-neuronale in risposta all’NGF, ma sono completamente privi del fenotipo neurosecretivo. Questa scoperta dimostrava come, contrariamente alle opinioni accettate fino a quel momento, l’espressione della neurosecrezione é governata da un programma genetico indipendente che può essere inattivato, e possibilmente anche attivato, senza interferire con le altre proprietà differenziative della cellula. Insieme alla perdita della neurosecrezione i cloni PC12 defettivi mostrano la comparsa di un nuovo processo di esocitosi regolata, quello degli enlargosomi, scoperto nel 1999 e caratterizzato successivamente dall’Unità 1. Questo processo, che manca nelle cellule PC12 wild-type, vi compare però dopo differenziamento da NGF. Inoltre esso è presente in diversi altri tipi di cellule.
Lo studio dei cloni >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

I neuroni e le cellule neurosecernenti sono tra i sistemi cellulari più complessi, sia in tema di espressione genica che di struttura e organizzazione spaziale. Tra di loro, quindi, esistono notevoli differenze che non riguardano solo la loro specificità di prodotti secretivi ma anche molteplici altri aspetti. Esistono però anche molte proprietà in comune, già intensamente studiate a diversi livelli: cellulare, molecolare, elettrofisiologico, farmacologico. Anche se ancora non può dirsi completa, la nostra comprensione della neurosecrezione è profonda ed articolata, tale da rispondere a molte delle domande sollevate in passato. Per riassumere, è ormai chiaro che organelli specifici, le vescicole chiare e dense, così dette per il loro aspetto in microscopia elettronica, accumulano prodotti secretivi idrofili sintetizzati o nel reticolo endoplasmico – con successivo trasporto attraverso il complesso di Golgi ed il TGN – oppure nel citosol, e li liberano per esocitosi regolata in risposta a stimolazioni adeguate. L’esocitosi regolata consiste nella fusione, mediata da interazioni tra specifiche proteine e indotta dall’influsso di Ca2+, tra la membrana che delimita le vescicole e la membrana plasmatica, ed è seguito dal riciclo della membrana fusa e dalla rigenerazione delle vescicole (vedi Sudhof, 2004).
L’informazione sulla neurosecrezione riassunta finora si riferisce soprattutto al processo come tale ed ai suoi meccanismi. Esistono però altri aspetti che, quantunque >>>