Reticolo endoplasmatico: non emmental, bensì groviera

Ne “La lettera rubata”, Edgar Allan Poe (attenzione spoiler!! Se volete leggere la storia prima di proseguire cliccate qui) ci racconta di una lettera che è stata rubata e nascosta così bene che nessuno riesce più a ritrovarla. Finalmente una persona fuori dal comune, un detective che potremmo considerare matto, viene a capo del mistero: la lettera era stata impilata insieme al resto della corrispondenza in bella vista nell’ufficio del ladro, un nascondiglio tanto semplice quanto geniale perché sotto gli occhi di tutti!

Come il detective della storia, gli scienziati matti di oggi hanno scoperto un segreto che le scaltre cellule ci nascondevano da quasi 75 anni!

Le cellule hanno dei mini-organi, detti organelli, ognuno dei quali assolve ad un compito preciso. L’organello più grande della cellula è il reticolo endoplasmatico, incaricato di costruire le proteine. Per costruire una proteina la cellula apre le istruzioni (il DNA custodito nel nucleo), le copia su un RNA messaggero (mRNA), e le porta al reticolo endoplasmatico dove comincia l’assemblaggio delle proteine.

Il reticolo endoplasmatico è stato scoperto nel 1945, più o meno la preistoria per una scienza giovane come la biologia, e da allora abbiamo scoperto praticamente tutto sul suo conto: esistono il reticolo endoplasmatico rugoso, dove i ribosomi fanno la sintesi proteica, e quello liscio, senza ribosomi. Nel reticolo ci sono aree piatte dette cisterne, aree composte da grovigli di tubi (i tubuli), e piccole bolle (vescicole) sparse qua e là.

Reticolo endoplasmatico di una cellula. Già in pochi secondi di filmato ci accorgiamo di quanto l’organello sia dinamico (Schroeder et al. 2019).

Grazie alla microscopia a super-risoluzione (tecnica premiata col nobel per la chimica nel 2014) sappiamo che il reticolo endoplasmatico è estremamente dinamico: le cisterne possono trasformarsi in tubuli, i tubuli si allungano e si disfanno in continuazione, mentre le vescicole si fondono a tubuli e cisterne e tutti questi movimenti sono necessari per il corretto funzionamento del reticolo.

Eppure in questo organello si celava un segreto, proprio lì in bella vista davanti ai nostri occhi!

Sono serviti degli scienziati matti per scoprire che le cisterne non sono in realtà aree così piatte, ma bensì hanno più buchi di un groviera! Crateri microscopici, che si aprono e si chiudono in continuazione e che nessuno aveva mai notato prima!

In questo video vediamo un ingrandimento di un’area piatta del reticolo endoplasmatico (una cisterna). Nonostante il video duri solo un secondo, vediamo già un sacco di buchi piccolissimi che si aprono e si chiudono (Schroeder et al. 2019).

Intorno a questi buchi c’è  una proteina capace di curvare le membrane: Rnt4. Se Rtn4 viene eliminata dalle cellule, improvvisamente tutti i mini-buchi del reticolo endoplasmatico scompaiono.

Immagine del reticolo endoplasmatico (la proteina Sec61, in viola, è stata utilizzata per colorare l’organello e renderlo visibile). Grazie all’altissima risoluzione dell’immagine possiamo vedere i piccoli buchi (quelli del video sopra) circondati dalla proteina Rnd4 (colorata di verde). (Schroeder et al. 2019)

A cosa servono questi mini-buchi? Affinché il reticolo endoplasmatico possa muoversi, bisogna che la sua membrana venga tirata e rimodellata in continuazione.

Attaccandosi alla membrana del reticolo endoplasmatico, proteine come Rnd4 inducono una deformazione della membrana stessa.

Questi movimenti sono resi possibili proprio da proteine come Rtn4 che attaccandosi ad una membrana la piegano, generando un’increspatura che può diventare un tubulo o una vescicola. Ma il reticolo vuole mantenere il controllo su quando piegarsi. Allora, per fare stare buone tutte le Rtn4, le mette a costruire questi mini-buchi. Il vantaggio è che così facendo, il reticolo potrà accumulare tantissime Rnd4 senza essere obbligato a deformarsi. Quando decide di cambiare forma, avrà il suo esercito di proteine piegatrici già sul posto che in un batter d’occhio assolveranno al loro compito.

Chissà quanti altri segreti ci stanno nascondendo le cellule. Per fortuna esistono persone capaci di guardare il mondo con occhi sempre nuovi che ci aiuteranno a scoprirli!

” Egli è poeta e insieme matematico. E come poeta e
matematico, ha dovuto ragionare a dovere. Se fosse stato soltanto matematico, non avrebbe fatto
che una parte soltanto del ragionamento necessario. “

E. A. Poe

Qui il link alla ricerca originale: http://jcb.rupress.org/content/218/1/83

Mi sono ricordato di dimenticarmi una cosa!

Ben ritrovati su Scienziatimatti, pronti per un 2019 ricco di scienza!!

Quanti ricordi ci ha lasciato il 2018? Eeee, domanda più strana, quanti ricordi ci siamo scordati nel 2018?

Pensando all’anno appena trascorso ricorderemo forse i momenti più emozionanti, più tristi, o più felici, insomma, le cose più importanti. Se archiviassimo semplicemente tutto quello che ci capita usando il nostro cervello come un computer qualunque, come potremmo sapere quali cose sono importanti e quali non lo sono? Questo è ciò che si sono chiesti gli scienziati matti di oggi!

La domanda: dimenticare è fondamentale quanto apprendere. Ma come fa il nostro cervello a dimenticare le cose?

Dei topolini sono stati addestrati a nuotare in una vasca verso un’isoletta a pelo d’acqua (quindi nascosta alla vista dei nuotatori). Dopo qualche giorno di addestramento, l’isoletta è stata spostata dalla parte opposta della vasca. Messo il costume da bagno, i topi si dirigono verso l’isola, ma non la trovano. Pensando di averla mancata magari di qualche centimetro, nuotano un po’ intorno alla zona. Quando capiscono che l’isola non c’è più, iniziano a nuotare a caso alla ricerca di un’altra isola. Ma alcuni topi apparentemente normali e perfettamente in grado di imparare dove fosse l’isoletta, non si arrendono e continuano a nuotare nello stesso punto perché troppo convinti di ricordarsi che l’isola era proprio lì. Questi topi non sono testardi; sono incapaci di scordarsi le cose!!

Il meccanismo: grazie all’endocitosi è possibile regolare la plasticità sinaptica. Vediamo insieme cosa vuol dire.

Il recettore chiuso non fa passare lo ione Ca2+ (Calcio), quindi la cellula (gialla) resta con le cariche negative al suo interno. Quando il recettore si apre, il Ca2+ entra provocando un cambio di potenziale, un po’ come quando cambiamo l’orientamento di una pila. Il segnale per aprire le porte arriva dalla cellula rosa. L’insieme delle due cellule forma la sinapsi.

Nel nostro cervello ci sono miliardi di cellule chiamate neuroni che hanno delle braccia lunghissime, i dendriti e gli assoni, con le quali toccano altri neuroni stabilendo così dei contatti detti sinapsi. Su ogni sinapsi ci sono delle porte, dei recettori, che aprendosi fanno entrare il Calcio, un elemento chimico che porta con sé due cariche elettriche positive (Ca2+). La cellula che ha aperto le porte si caricherà generando uno stimolo elettrico.

Le sinapsi che usiamo più spesso sono più efficaci di altre. Per esempio la sinapsi che si accende quando ci chiedono il nostro nome sarà iper-veloce, mentre quella che si accende quando ci chiedono il nome del gatto del nostro vicino di casa sarà un po’ più lenta. Però se i vicini di casa vanno in vacanza e per una settimana dobbiamo occuparci di tale gatto chiamandolo 50 volte al giorno, la sinapsi che ci ricorda il nome del felino diventerà più rapida. Questa capacità si chiama plasticità sinaptica e dipende da quante porte (recettori) ci sono sulla sinapsi.

Abbiamo già visto qui che i recettori possono essere spenti e trasportati dentro la cellula grazie all’endocitosi.

I ricercatori hanno visto proprio questo: i topi che non riuscivano a scordarsi la posizione dell’isola nascosta erano privi di una proteina, la sinaptotagmina 3, che serve per endocitare i recettori delle sinapsi, quindi le loro sinapsi restavano affollate di recettori accesi.  

Probabilmente (ma questo è ancora da verificare), meccanismi simili sono alla base dei disturbi post-traumatici da stress dove una persona che ha vissuto un grande shock non riesce a dimenticare la situazione e resta costantemente stressata ed ansiosa.

Ecco come l’endocitosi può controllare la plasticità sinaptica per farci scordare le cose e far funzionare meglio il nostro cervello!


Qui il link alla ricerca originale: http://science.sciencemag.org/content/363/6422/eaav1483