Conosci i tuoi neuroni: il ruolo dell’RNA nel cervello
Il processamento dell'RNA è un meccanismo chiave nel definire forma, funzione e trasmissione sinaptica dei neuroni
I neuroni del nostro cervello non sono tutti uguali, possono avere morfologia, funzione e proprietà elettriche anche molto differenti tra loro.
Cosa c’è alla base di questa diversità, come viene raggiunta durante lo sviluppo del cervello e come vengono regolate le diverse proprietà neuronali sono questioni di grande interesse in neurobiologia.
Elisabetta Furlanis è all’Università di Basilea per studiare come le modifiche a carico dell’RNA messaggero influiscono sulla funzione dei diversi tipi di neuroni. In particolare, Furlanis è interessata allo splicing alternativo e al metabolismo dell’RNA a livello citoplasmatico.
Nome: Elisabetta Furlanis
Età: 31 anni
Nata a: Portogruaro (VE)
Vivo a: Basilea (Svizzera)
Dottorato in: neurobiologia (Svizzera)
Ricerca: L’importanza della regolazione post-trascrizionale nei diversi tipi di neuroni
Istituto: Department neurobiology Biozentrum, Universität Basel (Svizzera)
Interessi: leggere, viaggiare, hiking, musica, film, stare con gli amici
Di Basilea mi piace: i musei, fare i barbecue, nuotare nel Reno, la multiculturalità
Di Basilea non mi piace: è difficile integrarsi, c’è troppa tranquillità in inverno
Pensiero: Ho da battermi contro le comodità dei punti esclamativi, ho da indurre la gente a porsi più perché. (Oriana Fallaci)
Quali sono gli effetti delle modifiche all’RNA nei neuroni?
Una molecola di RNA può essere processata in vari modi e, a seconda del tipo di meccanismo, si possono avere diversi risultati. Se la modifica avviene nell’RNA codificante, si potrà ottenere una proteina diversa da quella non processata, che probabilmente avrà anche una diversa funzione. Se le modifiche sono a livello di porzioni non codificanti, gli effetti possono riguardare la stabilità dell’RNA, con una minore o maggiore efficacia di degradazione e una diversa quantità di proteina prodotta; oppure possono riguardare la diversa localizzazione, tra soma e dendriti, e quindi una diversa funzione.
Per quanto riguarda lo splicing alternativo, si tratta di un meccanismo per cui da un unico gene si possono ottenere diverse proteine. Normalmente durante lo splicing gli introni (cioè le porzioni non codificanti) vengono tagliati e rimangono solo gli esoni (le porzioni codificanti). Nello splicing alternativo, a seconda di come vengono tagliati gli introni, alcuni pezzi di esoni possono essere o non essere inclusi nel prodotto finale.
Lo splicing alternativo è un processo molto usato dalle cellule, si stima che avvenga nel 95% dei geni umani.
Vengono coinvolti tutti i geni o solo alcune categorie?
Dipende dal tipo di neuroni. Nei nostri studi abbiamo analizzato la corteccia e l’ippocampo. Nell’ippocampo abbiamo isolato tre tipi di neuroni diversi: due classi di neuroni eccitatori, localizzati nella zona cornus ammonis 1 o 3, e una classe di neuroni inibitori che esprimono il neurotrasmettitore somatostatina. Nella corteccia abbiamo isolato cinque classi di neuroni: tre diversi tipi di interneuroni, esprimenti somatostatina, parvalbumina o VIP (vasointestinal peptide), una popolazione di neuroni eccitatori (IV strato della corteccia) che ricevono connessioni dal talamo e un’altra popolazione più generale di neuroni eccitatori.
L’idea era capire come queste diverse popolazioni di cellule processano l’RNA e se c’è una relazione tra processamento, tipo di neuroni e localizzazione.
Dai nostri studi è emerso che i neuroni inibitori, quelli eccitatori e le loro sottoclassi fanno splicing alternativo in modo diverso e che ciò ha un impatto funzionale sulle proteine espresse da ciascun specifico RNA.
I geni in cui abbiamo visto questo diverso splicing alternativo sono geni che codificano per tre principali categorie di proteine. Le proteine sinaptiche, che permettono un efficiente scambio di informazioni a livello delle sinapsi; le proteine del citoscheletro, che regolano la morfologia dei neuroni; i canali ionici, che sono coinvolti nelle proprietà elettriche.
Per quanto riguarda il metabolismo dell’RNA?
La regolazione dello splicing alternativo è molto selettiva: esistono delle proteine che si legano all’RNA e reclutano specifici macchinari di splicing e proteine che ne controllano il metabolismo e regolano la sua stabilità e localizzazione.
Diversi tipi di cellule esprimono diversi tipi di queste proteine. Noi ci siamo focalizzati su una proteina presente nei neuroni inibitori, chiamata RBMS3 e coinvolta nella stabilità dell’RNA. RBMS3 si lega a una regione particolare dell’RNA, non codificante, che si trova a una delle due estremità della molecola.
Non si conoscono ancora i meccanismi d’azione di questa proteina: si è visto che eliminando il dominio di legame all’RNA non è più in grado di stabilizzare la molecola e che nei neuroni privi di RBSM3 c’è un aumento dello stress cellulare. È quindi probabile che in qualche modo sia coinvolta nell’omeostasi cellulare e che, legandosi a certi tipi di RNA, regoli l’abbondanza di specifiche proteine e la funzione inibitoria dei neuroni.
Quali sono le prospettive future del tuo lavoro?
A lungo termine mi piacerebbe cercare di capire se, interferendo in modo specifico con lo splicing di alcuni RNA, le proprietà dei neuroni cambiano in modo drastico o no. Sarebbe bello iniziare dai canali ionici o dalle proteine sinaptiche, che sono categorie di proteine particolarmente importanti per caratterizzare un neurone e definirne la funzione.
Il fine ultimo è scoprire come avviene il processamento dell’RNA nei diversi tipi cellulari e se, in caso di mutazioni a livello dei geni processati, è possibile restaurare lo splicing e, così, anche la funzione del neurone.
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