PUM 2: LA PROTEINA DELL'ABILITÀ INTELLETTIVA

All'inizio del decennio scorso alcuni ricercatori hanno individuato nella drosofila melanogaster l'esistenza di due proteine, Nanos e Pumilio (Pum), importanti per la morfogenesi dendritica, l'eccitabilità dei neuroni e le funzioni correlate, come l'apprendimento e la memoria (Schweers et al., 2002; Dubnau et al., 2003; Ye et al., 2004; Mee et al., 2004; Menon et al., 2004).

Oggi un gruppo internazionale di studio, capitanato da John Vessey del Centro per la Ricerca sul Cervello della Facoltà di Medicina dell'Università di Vienna, ha individuato un omologo del Pum, denominato Pum 2, che si trova nei somato-dendriti dei neuroni dell'ippocampo dei mammiferi.

Fra i ricercatori responsabili della scoperta troviamo anche gli italiani Paolo Macchi e Francesca di Leva, del Centro interdipartimentale per la Biologia Integrata dell'Universita' di Trento, ed Ettore Luzi, del Laboratorio di Genetica Molecolare del Centro sui Tumori Endocrini Ereditari della Facoltà di Medicina dell'Università di Firenze.

Nello studio è stato osservato che Pum 2 ha un ruolo importante nello sviluppo e nella maturazione dei neuroni, mediato dalla capacità di interferire con l'azione dell'RNA.

In neuroni immaturi la mancanza di Pum 2 si è associata ad un incremento della crescita e dell'arborizzazione dei dendriti. In neuroni maturi l'induzione di una riduzione di concentrazione di Pum 2 è stata invece seguita da una significativa riduzione di spine dendritiche e da un aumento di filopodi dendritici allungati e di sinapsi eccitatorie.

Nei neuroni privi di Pum 2 l'analisi elettrofisiologica del funzionamento sinaptico ha poi rilevato un incremento della corrente eccitatoria postsinaptica. Questo incremento potrebbe essere determinato dall'azione di elF4E e Scn1a, due molecole controllabili da Pum 2 ed in grado di condizionare rispettivamente la trascrizione di mRNA e l'attivazione di canali di sodio voltaggio-dipendenti.

Pum 2 è una proteina sintetizzata nelle cellule nervose già nelle prime fasi dello costruzione del sistema nervoso centrale. Il suo compito sembra quello di regolare lo sviluppo dei neuroni in modo che possano svolgere nel migliore dei modi la loro funzione principale: ricevere e trasmettere informazioni.

Se prodotta in eccesso o in difetto, Pum 2 sembra dar luogo ad alterazioni morfo-funzionali delle cellule nervose tali da determinare scadimento delle funzioni cognitive principali e quindi gravi forme di ritardo mentale.

Lo sviluppo dell'intelligenza è controllato dalla combinazione di fattori biologici, psicologici e socio-ambientali. Tra i fattori biologici, quelli di tipo genetico, cioè legati cioè alle informazioni contenute nel nostro DNA, hanno un ruolo preponderante. Il codice della doppia elica del DNA viene tradotto in proteine grazie all'opera di un mediatore denominato RNA-messaggero (m-RNA). Nel sistema nervoso centrale, alcune delle proteine prodotte, come appunto Pum 2, possono servire a regolare a ritroso il flusso di informazione genetica nell'azione di sviluppo e di regolazione del funzionamento intellettivo, che si esplica anche nella creazione di nuove ramificazioni cellulari e nuove congiunzioni tra cellule.

 

RIFERIMENTI

- Dubnau J, et al. (2003) The staufen/pumilio pathway is involved in Drosophila longterm memory. Curr Biol 13:286–296.

- Ye B, et al. (2004) Nanos and Pumilio are essential for dendrite morphogenesis in Drosophila peripheral neurons. Curr Biol 14:314–321.

- Mee CJ, Pym EC, Moffat KG, Baines RA (2004) Regulation of neuronal excitability throughpumilio-dependent control of a sodiumchannel gene.J Neurosci 24:8695 8703.

- Menon KP, et al. (2004) The translational repressor Pumilio regulates presynaptic morphology and controls postsynaptic accumulation of translation factor eIF-4E. Neuron 44:663–676.

- Schweers BA, Walters KJ, Stern M (2002) The Drosophila melanogaster translational repressor pumilio regulates neuronal excitability. Genetics 161:1177–1185.

- Vessey J.P., Schoderboeck L., Gingl E., Luzi E, et al. Mammalian Pumilio 2 regulates dendrite morphogenesis and synaptic function. PNAS ( Proceedings of the National Academy of Sciences). Published online before print January 28, 2010