Ricerche

Neuroscienziati della Friedrich-Alexander-Universität (FAU) di Erlangen e Norinberga, insieme a ricercatori da Germania, Austria e Stati Uniti, hanno ora dimostrato che alcune molecole di RNA nelle cellule nervose nel cervello durano una vita senza essere rinnovate.

Le RNA sono generalmente molecole di vita breve che vengono costantemente ricostruite per adattarsi alle condizioni ambientali. Con le scoperte che sono ora pubblicate su Science, il gruppo di ricerca spera di decifrare il complesso processo di invecchiamento del cervello e capire meglio le malattie degenerative correlate.

La maggior parte delle cellule nel corpo umano si rinnova regolarmente, mantenendo così la propria vitalità. Tuttavia, ci sono eccezioni: il cuore, il pancreas e il cervello sono costituiti da cellule che non si rinnovano per tutta la vita, e tuttavia devono comunque mantenere una piena funzionalità.

"I neuroni che invecchiano sono un fattore di rischio importante per le malattie neurodegenerative come l'Alzheimer", afferma il prof. dott. Tomohisa Toda, professore di epigenomica neurale alla FAU e al Max Planck Center for Physics and Medicine di Erlangen/Germania. "Una comprensione di base del processo di invecchiamento, e dei componenti chiave coinvolti nel mantenimento della funzione cellulare, è cruciale per concetti di trattamento efficace".

In uno studio congiunto condotto insieme a neuroscienziati di Dresda, La Jolla (USA) e Klosterneuburg (Austria), il gruppo di lavoro guidato da Toda ha ora identificato un componente chiave dell'invecchiamento del cervello: i ricercatori hanno dimostrato per la prima volta che alcuni tipi di acido ribonucleico (RNA), che proteggono il materiale genetico, sussistono quanto i neuroni stessi.

"Ciò è sorprendente, perché a differenza del DNA, che di norma non cambia mai, la maggior parte delle molecole di RNA hanno una vita estremamente breve e sono costantemente scambiate", spiega Toda.

Al fine di determinare la durata della vita delle molecole di RNA, il gruppo di Toda ha lavorato insieme al team del Prof. dott. Martin Hetzer, biologo cellulare dell'Institute of Science and Technology Austria (ISTA).

"Siamo riusciti a contrassegnare le RNA con molecole fluorescenti e a tracciare la durata della loro vita nelle cellule cerebrali dei topi", spiega Tomohisa Toda, che ha una competenza unica in epigenetica e neurobiologia e che ha avuto una sovvenzione ERC Consolidator per la sua ricerca nel 2023. "Siamo riusciti a identificare le RNA di lunga vita marcate in animali di due anni e non solo nei loro neuroni, ma anche nelle cellule staminali neurali adulte somatiche nel cervello".

Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le RNA di lunga vita, che hanno definito LL-RNA, tendono a trovarsi nel nucleo delle cellule, strettamente collegate alla cromatina, un complesso del DNA e proteine che forma i cromosomi. Ciò indica che le LL-RNA hanno un ruolo chiave nella regolazione della cromatina.

Per confermare questa ipotesi, il team ha ridotto la concentrazione di LL-RNA in un esperimento in vitro con modelli di cellule staminali neurali adulte, con il risultato che l'integrità della cromatina era fortemente compromessa.

"Siamo convinti che le LL-RNA abbiano un ruolo importante nella regolazione a lungo termine della stabilità del genoma e quindi nella conservazione della vita delle cellule nervose", spiega Tomohisa Toda. “Studi futuri dovrebbero fornire una visione più profonda dei meccanismi biofisici dietro la conservazione a lungo termine di LL-RNA. Vogliamo scoprire di più sulla loro funzione biologica nella regolazione della cromatina e sull'effetto che l'invecchiamento ha su tutti questi meccanismi".