I ricercatori hanno scoperto un’interazione tra due proteine cerebrali, MAP6 e Kv3.1, che influisce sulla memoria, sul movimento e sull’ansia nei topi. Questa scoperta potrebbe portare a nuove strategie di trattamento per la schizofrenia. Quando queste proteine non interagiscono, emergono sintomi comportamentali negativi, che li collegano ad aree specifiche del cervello responsabili di tali comportamenti. La ricerca suggerisce nuove direzioni per il trattamento della schizofrenia prendendo di mira queste interazioni proteiche.
Uno studio sui topi identifica fattori cruciali che influenzano la mobilità e la memoria.
Gli scienziati hanno scoperto un’interazione fisica tra due proteine nelle cellule cerebrali che può essere rintracciata nei topi per il controllo del movimento, dell’ansia e della memoria. Secondo i ricercatori, i risultati potrebbero aprire la strada a trattamenti innovativi per la schizofrenia.
Il gruppo di ricerca è il primo a determinare che le due proteine, entrambe tra le dozzine di proteine correlate al rischio per lo sviluppo della schizofrenia, si legano tra loro in condizioni normali in più regioni del cervello e che la loro connessione è stata trovata nei topi essere la chiave per mantenere il normale movimento, la funzione della memoria e la regolazione dell’ansia.
“Quando tale connessione non avviene come dovrebbe”, hanno scoperto i ricercatori, “il comportamento può essere influenzato negativamente: nei topi, l’interruzione della capacità delle proteine di interagire aumenta l’iperattività, la riduzione dell’elusione del rischio e la memoria compromessa. Sebbene deliri e allucinazioni siano sintomi caratteristici della schizofrenia, la condizione comprende anche sintomi aggiuntivi, inclusi problemi di movimento e di memoria.
“Queste due proteine sono apparentemente non correlate e il nostro studio ha fornito un collegamento tra loro che non era stato riconosciuto prima”, ha detto l’autore principale Chen Gu, Professore associato di chimica biologica e farmacologia presso l’Ohio State University College of Medicine.
“Ci sono più di 100 geni che sono stati identificati come geni di rischio per la schizofrenia, ma ancora non conosciamo i reali meccanismi alla base di tali rischi“, ha detto Gu. “Siamo fiduciosi che una migliore comprensione di questo meccanismo possa aiutare a lungo termine a trovare un nuovo trattamento a beneficio dei pazienti affetti da schizofrenia“.
Lo studio è stato pubblicato recentemente sulla rivista Molecular Psychiatry.
Approfondimento sulle interazioni e funzioni delle proteine
Precedenti studi post mortem hanno identificato i geni di rischio per la schizofrenia sulla base dei segni di disfunzione proteica rilevati nel tessuto cerebrale. Tra queste ci sono le proteine oggetto di questo studio: MAP6, che ha un ruolo nel supportare il citoscheletro di un neurone o, più specificamente, i microtubuli e Kv3.1 che aiuta a controllare la frequenza massima della segnalazione elettrica da parte dei neuroni.
Il laboratorio di Gu studia Kv3.1 da molti anni, spesso lavorando con topi geneticamente modificati privi del suo gene. Quando il team ha iniziato a esplorare una connessione tra Kv3.1 e MAP6, il primo autore dello studio Di Ma, ha scoperto che i topi privi dei geni per entrambe le proteine sperimentavano cambiamenti comportamentali simili.
“È così che abbiamo iniziato a guardare la loro relazione in modo più dettagliato“, ha detto Gu.
In questo studio, Ma e i suoi colleghi di laboratorio hanno dato uno sguardo più sfumato al modo in cui la connessione delle proteine si collega al comportamento interrompendo la loro capacità di legarsi tra loro in specifiche regioni del cervello nei topi: l’ippocampo, che governa l’apprendimento e la memoria e la vicina amigdala, dove vengono elaborate le emozioni.
I ricercatori hanno scoperto che l’interruzione della connessione delle proteine nell’amigdala ha portato a una riduzione della capacità di evitare il rischio, manifestata nei topi come mancanza di paura dell’altezza. Il blocco dell’attaccamento delle proteine nell’ippocampo ha provocato iperattività e un minore riconoscimento di un oggetto familiare. Sebbene alcuni cambiamenti comportamentali in questi esperimenti differissero dall’elenco più lungo di cambiamenti osservati nei topi completamente privi di uno o entrambi i geni, la scoperta ha fornito importanti informazioni su dove le interazioni delle proteine o la loro mancanza, hanno l’effetto più forte sul comportamento.
“Le diverse funzioni fisiologiche in cui siamo impegnati quotidianamente sono governate da diverse regioni del cervello“, ha detto Gu. “Questo è un progresso fornito dal nostro studio, perché prima sapevamo solo che i topi knockout globali avevano queste alterazioni comportamentali, non sapevamo veramente quale regione del cervello ne fosse responsabile”.
Ulteriori ricerche e implicazioni
Il prossimo passo nel laboratorio di Gu esplorerà eventuali collegamenti tra il comportamento sociale nei topi e le funzioni di queste proteine nella corteccia prefrontale, una regione del cervello importante per il processo decisionale e la pianificazione.
In una serie di esperimenti di biochimica e biologia cellulare, i ricercatori hanno anche determinato come le proteine si legano e come tale connessione influenza il loro posizionamento all’interno dei neuroni. I risultati hanno mostrato che MAP6 stabilizza il canale Kv3.1 in un tipo specifico di interneuroni, dove aiuta queste cellule a mantenere uniformi i segnali cerebrali. Un calo nell’espressione di MAP6, d’altro canto, ha ridotto drasticamente il livello di Kv3.1 in quegli interneuroni.
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I risultati combinati suggeriscono che “quando le proteine non si legano correttamente, non c’è abbastanza Kv3.1 disponibile per mantenere la funzione di controllo del segnale degli interneuroni, portando a uno squilibrio di inibizione ed eccitazione neurale nelle regioni cerebrali colpite – e relativi comportamenti negativi”. Questo tipo di interneuroni, capaci di generare impulsi nervosi ad alte frequenze, rappresenta un bersaglio terapeutico chiave per la schizofrenia.
“Il nostro studio fornisce inoltre un collegamento tra la disfunzione della MAP6 e la disfunzione del segnale degli interneuroni, e ora sappiamo che ci sono due proteine che interagiscono e che una potrebbe alterare l’altra“, ha detto Gu. “Ciò apre potenziali nuove direzioni per le strategie di trattamento”.
Fonte:Molecular Psychiatry