Uno studio innovativo condotto presso il laboratorio di Beth Stevens, PhD, presso il Boston Children’s Hospital, ha rivelato che una proteina immunitaria influisce sulla sintesi proteica neuronale nel cervello che invecchia. Un precedente lavoro del laboratorio Stevens aveva scoperto che le cellule immunitarie nel sistema nervoso centrale, la microglia, aiutano a sfoltire le sinapsi nel cervello in via di sviluppo etichettando le sinapsi con la proteina immunitaria C1q. Una nuova ricerca mostra che i neuroni possono anche interiorizzare C1q. C1q sembra influenzare la produzione di proteine all’interno dei neuroni interagendo con le proteine ribosomiali, le proteine che legano l’RNA e l’RNA nel citoplasma della cellula. Inoltre, C1q si accumula nei neuroni nel tempo, suggerendo che potrebbe svolgere un ruolo nei cambiamenti cognitivi legati all’età e nelle condizioni neurodegenerative.
C1q media la potatura sinaptica associata allo sviluppo e alla malattia come iniziatore della via classica del complemento, ad esempio, portando alla scissione e alla deposizione a valle della proteina C3 del complemento, e al successivo riconoscimento e rimozione da parte delle cellule, inclusa la microglia, che esprimono il recettore 3 del complemento (CR3). Curiosamente, i livelli di proteina C1q sono profondamente sovraregolati nel cervello umano e nei roditori anziani, mentre altre proteine del complemento come C3 rimangono basse, indicando che potrebbero esserci funzioni cerebrali di C1q classiche, indipendenti dal percorso del complemento e specifiche per l’età. Infatti, durante il normale invecchiamento, C1q si accumula in tutto il parenchima cerebrale, nelle sinapsi e su un sottogruppo di interneuroni GABAergici.
Nei topi adulti privi della proteina C1q, si verifica un aumento significativo nella produzione di proteine nei neuroni e un cambiamento nell’equilibrio delle proteine nel cervello, suggerendo che C1q potrebbe essere importante per tenere sotto controllo le proteine cerebrali. Questi cambiamenti sono specifici dell’età, con notevoli differenze nella produzione di proteine nei topi adulti rispetto a quelli più giovani. I neuroni possono assorbire la proteina C1q dall’esterno della cellula. Questo processo dipende dall’endocitosi, il modo in cui le cellule interiorizzano le molecole. Lo studio ha scoperto che una parte della proteina C1q, chiamata dominio simile al collagene, è cruciale per questo assorbimento da parte dei neuroni. L’eliminazione di C1q nella microglia nei topi adulti influisce sulla loro capacità di dimenticare i ricordi della paura, dimostrando l’importanza di C1q nell’apprendimento e nella memoria.
Ciò suggerisce che C1q aiuta con la memoria e la flessibilità del cervello, potenzialmente interagendo con specifici complessi neuronali che influiscono sulla produzione di proteine neuronali. Precedenti ricerche hanno dimostrato che i livelli di C1q aumentano con l’invecchiamento del cervello. Mentre C1q è noto per il suo ruolo sulla superficie dei neuroni e delle sinapsi nello sviluppo e nelle malattie del cervello, le sue funzioni nel cervello che invecchia non erano chiare. Questo studio ha utilizzato un approccio ampio per scoprire come C1q interagisce con altre proteine mentre il cervello invecchia, scoprendo che C1q interagisce con le proteine che legano l’RNA nel cervello che invecchia. Questa è stata una scoperta sorprendente, poiché indica che le proteine immunitarie prodotte dalle microglia possono anche avere un impatto sulle funzioni neuronali interne.
Infine, lo studio ha indagato se l’assenza di C1q influisce sulla produzione di proteine nel cervello con l’invecchiamento. Hanno trovato un aumento della produzione di proteine nei neuroni dei topi adulti privi di C1q. Inoltre, la rimozione di C1q ha influenzato la capacità dei topi di dimenticare le esperienze spaventose, indicando un ruolo unico di C1q nel cervello adulto, indipendente dalle sue funzioni precedentemente descritte nella potatura delle sinapsi. È stato dimostrato che la formazione della memoria si basa sulla funzione di traduzione dell’RNA e sulla rete delle RBPs. Molti di queste, tra cui la proteina Fragile X per il ritardo mentale (FMRP), il suo omologo FXR2, Pur-α, Caprin-1 e hnRNPu, sono importanti regolatori della localizzazione e della traduzione dell’RNA attraverso le interazioni con i complessi RNP all’interno dei polisomi e dei granuli di RNA.
Inoltre, la presenza di RNA sembra essenziale affinché C1q interagisca con le RBPs, portando gli scienziati a pensare che C1q sia un regolatore cellulare occasionale ma regolare del metabolismo dell’RNA per la generazione di sinapsi e il consolidamento della memoria. Ancora una volta ciò accade con una proteina del settore immunitario, indicando che il sistema immunitario è più intrecciato con la neurochimica e la biologia neuronale di quanto si immaginasse in precedenza.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
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