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.
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.
