Alla scoperta dei meccanismi dell’apprendimento

Uno dei segreti della nostra capacità di apprendere risiede in una proteina che è una grande “camminatrice”, ama “lavorare in gruppo” e ha come regolatore del suo movimento il calcio. Ne parla un recente studio coordinato da UNIFI e pubblicato su Nature Communications.
Diritto d'autore: vampy1 / 123RF Archivio Fotografico
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Quando impariamo qualsiasi cosa, all’interno del nostro cervello alcune connessioni fra i neuroni, chiamate sinapsi, si rafforzano. Dietro a questo complesso processo sta una proteina, la miosina-5B, che trasporta materiali biologici lungo i filamenti di actina che si diramano all’interno della sinapsi e la fa crescere permettendo, appunto, il consolidamento delle connessioni e la memorizzazione di informazioni.

Il team di ricerca. Da sinistra Francesco Saverio Pavone, Marco Capitanio, Claudia Arbore, Lucia Gardini

Un recente studio pubblicato su Nature Communications ha scoperto che il movimento di questa proteina, così fondamentale per i processi di apprendimento e memoria, è regolato dalle forze che agiscono all’interno delle cellule e che si oppongono o ne sostengono il movimento, e dalla concentrazione dello ione calcio. La pubblicazione è firmata da studiosi del Dipartimento di Fisica e Astronomia dell’Università di Firenze, del Laboratorio Europeo di Spettroscopia Non lineare (LENS), dell’Istituto Nazionale di Ottica del CNR e del National Institutes of Health, Bethesda (USA) [“Dissecting myosin-5B mechanosensitivity and calcium regulation at the single molecule level” Doi: 10.1038/s41467-018-05251-z].

I ricercatori hanno osservato la miosina-5B con un microscopio ottico ad alta sensibilità: per la prima volta hanno potuto studiare in che modo una singola molecola di miosina-5B si muova lungo i filamenti di actina e come trasporti attraverso delle vescicole gli elementi che rendono possibile lo svilupparsi della membrana cellulare e dei suoi recettori.

Il team – in cui figurano, tra gli altri, le ricercatrici Lucia Gardini, prima firmataria dell’articolo, e Claudia Arbore, oltre al direttore del Lens Francesco Saverio Pavone – ha compreso come la presenza di calcio nella sinapsi, provocata da uno stimolo elettrico che fa aprire alcuni canali ionici, sia un elemento regolatore dell’attività della miosina-5B. “In presenza di una certa quantità di calcio nella sinapsi – spiega Marco Capitanio, coordinatore dello studio – la miosina si lega all’actina e alla vescicola, ma non si muove; quando invece il calcio comincia a diminuire, la miosina comincia a scorrere lungo l’actina”.

“Attraverso esperimenti di alta precisione con pinzette ottiche – prosegue Capitanio – abbiamo applicato forze controllate ad una singola miosina-5B e abbiamo capito che questo motore molecolare ha una predisposizione al ‘lavoro di gruppo’: quando una di queste proteine entra in azione scorrendo sull’actina come su una fune, le altre proteine dello stesso tipo si distaccano, quasi per economizzare il consumo di energia e sincronizzare il loro lavoro collettivo”. La ricerca apre nuove prospettive sulla conoscenza del nostro cervello e del suo funzionamento.

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