LNX1 e LNX2: Svelati i Ruoli Segreti di Due Proteine Gemelle nel Cervello!

Ciao a tutti, appassionati di scienza e misteri del cervello! Oggi voglio portarvi con me in un viaggio affascinante nel mondo microscopico dei nostri neuroni, alla scoperta di due proteine che, pur sembrando simili, giocano ruoli sorprendentemente diversi: LNX1 e LNX2. Immaginatele come due sorelle gemelle con personalità distinte, entrambe coinvolte nella complessa danza della comunicazione neuronale.

Queste proteine appartengono alla famiglia delle ligasi E3 dell’ubiquitina, un nome un po’ tecnico che significa semplicemente che sono brave a “etichettare” altre proteine, spesso destinandole allo smaltimento. Entrambe interagiscono con una proteina chiamata NUMB, importante nello sviluppo del cervello, e con molte altre molecole cruciali per le sinapsi, i punti di contatto tra neuroni.

Ma ecco il colpo di scena: nelle cellule nervose, le versioni di LNX1 presenti sembrano mancare di un pezzo fondamentale, il dominio RING, che è proprio quello che serve per l’attività di “etichettatura”. LNX2, invece, ce l’ha eccome. Questo ci ha fatto subito drizzare le antenne: possibile che, pur interagendo con le stesse proteine partner, LNX1 e LNX2 le trattino in modo diverso nel cervello? Magari LNX1 agisce più come uno “stabilizzatore”, mentre LNX2 promuove attivamente la degradazione?

Nonostante conoscessimo molti dei loro partner, le funzioni reali di LNX1 e LNX2 *in vivo*, cioè nell’organismo vivente, erano ancora avvolte nel mistero. Per capirci qualcosa di più, abbiamo deciso di usare un approccio diretto: cosa succede se queste proteine mancano del tutto?

L’Esperimento: Topi Senza LNX

Per rispondere a questa domanda, abbiamo lavorato con modelli animali molto speciali: topi geneticamente modificati in cui mancava LNX1 (specificamente le forme presenti nel sistema nervoso centrale), LNX2 (in tutto il corpo), o entrambe. Avevamo già scoperto in passato che i topi privi di entrambe le proteine (i cosiddetti “doppi knockout” o DKO) mostravano un comportamento meno ansioso in alcuni test specifici, come l’esplorazione di un ambiente nuovo (open field) o di un labirinto sopraelevato (elevated plus maze). Erano anche un po’ più leggeri rispetto ai loro compagni normali (wildtype, Wt), ma per il resto sembravano stare benone, senza grossi problemi neurologici evidenti.

Questa volta, però, volevamo andare più a fondo. Ci siamo chiesti: questo comportamento meno ansioso è dovuto alla mancanza di LNX1, di LNX2, o serve davvero l’assenza di entrambe? E ci sono altri aspetti del comportamento influenzati da queste proteine che non avevamo ancora esplorato? Così, abbiamo messo alla prova non solo i topi DKO, ma per la prima volta anche quelli privi solo di LNX1 (Lnx1-/-) e solo di LNX2 (Lnx2-/-).

Ansia e Rischio: Chi Fa Cosa?

Abbiamo iniziato riconfermando i nostri dati precedenti. Ed ecco la prima conferma: nei test dell’open field e dell’elevated plus maze, solo i topi DKO (Lnx1-/-;Lnx2-/-) mostravano una chiara riduzione dell’ansia, passando più tempo nelle aree aperte e considerate più “rischiose”. I topi con solo LNX1 o solo LNX2 mancanti si comportavano in modo molto simile ai topi normali. Sembrava proprio che per questo specifico effetto servisse l’assenza combinata delle due proteine.

Ma non ci siamo fermati qui. Abbiamo usato altri test per valutare diverse sfumature dell’ansia e della propensione al rischio. Nel test “dark-light emergence”, dove il topo può scegliere se rimanere in un’area buia e sicura o avventurarsi in una zona illuminata, e nel “wire beam bridge”, un ponte sottile e instabile da attraversare per raggiungere del cibo, la storia è cambiata! Qui, sia i topi DKO che quelli senza LNX2 (Lnx2-/-) passavano più tempo nell’area aperta o attraversavano il ponte più velocemente rispetto ai topi normali e a quelli senza LNX1. Questo suggerisce che, in questi contesti, è la mancanza di LNX2 ad avere il ruolo più rilevante nel ridurre l’ansia o aumentare la propensione al rischio. Interessante, vero? Due proteine simili, ma con impatti diversi a seconda della situazione!

Per essere sicuri di non tralasciare nulla, abbiamo provato altri test: il “marble burying” (dove si misura quanto i topi seppelliscono delle biglie, un comportamento legato a stati ossessivo-compulsivi), l'”ipertermia indotta da stress” (un aumento della temperatura corporea in risposta a stress) e il “novel object recognition” (per testare la memoria di riconoscimento). In tutti questi casi, nessuna differenza significativa tra i vari gruppi di topi! Questo ci dice che l’effetto delle proteine LNX è specifico per certi tipi di comportamento ansioso/esplorativo, e non generalizzato.

Le Voci dei Cuccioli: Un Segnale Inatteso

Il comportamento non è tutto. Ci siamo chiesti se queste proteine potessero influenzare anche la comunicazione sociale, magari fin dai primi giorni di vita. Un modo per studiarla nei topi è analizzare le vocalizzazioni ultrasoniche (USV) che i cuccioli emettono quando vengono separati dalla madre. Sono dei richiami di distress, un po’ come il pianto di un neonato.

Abbiamo registrato questi ultrasuoni nei cuccioli a 9 giorni di vita. E qui abbiamo trovato altre differenze intriganti! Il numero totale di richiami non cambiava molto, ma le loro caratteristiche sì. Nelle femmine DKO, i richiami erano più lunghi, con maggiori variazioni di frequenza (delta frequency) e una frequenza principale più bassa. Sia le femmine DKO che quelle Lnx1-/- avevano richiami più potenti (mean power).

Ma l’analisi più affascinante è stata quella del “repertorio vocale”. Usando un software basato sull’intelligenza artificiale (DeepSqueak), abbiamo classificato i richiami in diverse categorie (semplici come “su”, “giù”, “corto”, o più complessi). Ebbene, sia i maschi che le femmine privi di LNX1 (Lnx1-/-) e quelli DKO emettevano meno richiami singoli complessi e più richiami composti da elementi semplici (“multi simple”). Questo suggerisce che LNX1, in particolare, gioca un ruolo nello sviluppo o nella modulazione dei circuiti neurali che controllano queste prime forme di comunicazione sociale.

Il Mistero del Peso Corporeo

Vi ricordate che i topi DKO erano un po’ più leggeri? Volevamo capire se fosse colpa di LNX1 o LNX2. Abbiamo seguito il peso dei topi dalla nascita fino all’età adulta (8 settimane). Il risultato è stato netto: fin dalla prima settimana, i topi Lnx1-/- e i DKO pesavano significativamente meno dei Wt e dei Lnx2-/-. Questa differenza, seppur riducendosi un po’ con la crescita, persisteva fino all’età adulta. I topi Lnx2-/-, invece, dopo un leggero calo iniziale, recuperavano rapidamente un peso normale.

Questo è stato sorprendente! Sembra che sia proprio LNX1, e specificamente le sue forme presenti nei neuroni (ricordate, sono quelle che mancano nel nostro modello Lnx1-/-), ad avere un ruolo inaspettato nella regolazione del peso corporeo fin dalle prime fasi dello sviluppo. Come ciò avvenga è ancora tutto da scoprire.

Conclusioni: Due Proteine, Tante Funzioni Diverse

Cosa ci dice tutto questo? Che LNX1 e LNX2, nonostante la loro somiglianza strutturale e la condivisione di alcuni partner molecolari, non sono affatto intercambiabili nel cervello dei topi! Hanno ruoli distinti e specifici:

• L’ansia in certi contesti (EPM, OF) sembra richiedere l’assenza di entrambe.
• L’ansia/rischio in altri contesti (DLE, WBB) sembra più influenzata dall’assenza di LNX2.
• La comunicazione ultrasonica dei cuccioli (proprietà e repertorio) è alterata principalmente dall’assenza di LNX1 (e di entrambe).
• La regolazione del peso corporeo sembra dipendere in larga misura da LNX1 neuronale.

Queste scoperte aprono scenari affascinanti. Come fanno queste proteine a orchestrare funzioni così diverse? Probabilmente agiscono in regioni cerebrali differenti, in momenti diversi dello sviluppo, o regolando i loro partner molecolari in modi opposti (stabilizzazione vs degradazione). Il fatto che LNX1 nei neuroni manchi della capacità di ubiquitinare direttamente rende il suo ruolo ancora più intrigante.

Il nostro lavoro ha gettato nuova luce sulle funzioni differenziali di LNX1 e LNX2, fornendo una solida base per future ricerche che ne svelino i meccanismi molecolari precisi. Chissà quali altri segreti nascondono queste due enigmatiche proteine nel complesso universo del nostro cervello!

Fonte: Springer