Analisi funzionale di geni correlati all'invecchiamento del sistema nervoso e implicati nei processi di neurogenesi nello sviluppo embrionale

Durante lo sviluppo embrionale le cellule della glia radiale costituiscono i progenitori neurali che nel corso della neurogenesi differenziano in neuroni e cellule gliali. Tale neurogenicità delle glia si mantiene anche in età adulta dove le cellule staminali neuronali adulte (aNSCs) si originano da cellule con caratteristiche gliali che derivano dalla persistenza nell'adulto di glia radiale. Nei mammiferi troviamo due sole nicchie di aNSCs: la zona subgranulare del giro dentato dell'ippocampo e la zona subventricolare del ventricolo laterale. La neurogenesi nell'adulto è un fenomeno plastico che tende a diminuire esponenzialmente con l'età; questo avviene in molte specie, uomo compreso. Tale declino si suppone essere associato alla diminuzione delle facoltà intellettive nell'individuo anziano e deriva dall'entrata in quiescienza delle aNSCs le quali perdono la loro attività. Il gruppo del dr. Alessandro Cellerino della Scuola Normale di Pisa, tramite il sequenziamento del trascrittoma di Nothobranchius furzeri, ha individuato un ampio set di geni implicati nella regolazione trascrizionale nel cervello durante l'invecchiamento. Il progetto mira a definirne il ruolo funzionale partendo dall'ipotesi che gli stessi geni coinvolti nell'invecchiamento neuronale siano coinvolti anche nella neurogenesi embrionale. Durante il mio internato di tesi, usando Xenopus laevis come modello, ho studiato in particolare due di questi geni per poterne fare un dettagliato studio d'espressione e di funzione: MEX3A e ZNF367. Il gene MEX3A codifica per una proteina legante l'RNA che potrebbe essere implicata in meccanismi di regolazione post-trascrizionale e il gene ZNF367 codifica per una proteina zinc finger con funzione di fattore di trascrizione. Ho iniziato il mio lavoro con lo studio del “pattern” d'espressione di questi due geni, tramite esperimenti di ibridazione in situ “whole mount” e su sezione, applicati a vari stadi di sviluppo di embrioni di Xenopus laevis. Ho poi affrontato uno studio funzionale tramite esperimenti di sovraespressione e perdita di funzione dei due geni condotti tramite la microiniezione in embrioni di Xenopus allo stadio di 2-4 cellule. Nel caso della sovraespressione ho microiniettato l'mRNA antisenso di MEX3A o ZNF 367 trascritti dai relativi cDNA clonati in uno specifico vettore di espressione. Per la perdita di funzione ho invece microiniettato i morpholini relativi ai due geni, ossia specifici oligonucleotidi antisenso modificati in grado di bloccare la traduzione del messaggero bersaglio. I fenotipi degli embrioni manipolati sono stati saggiati tramite esperimenti di ibridazione in situ “whole mount” con utilizzo di marcatori molecolari implicati nelle varie fasi di neurogenesi. I marcatori utilizzati sono: il marcatore di neuroblasti Sox2, il marcatore di neuroni post-mitotici XelrC, il marcatore di neuroni in uscita dal ciclo cellulare p27, il marcatore di creste neurali Twist e il marcatore di cellule mesencefaliche e romboencefaliche Engrailed/Krox20. I risultati per ora ottenuti e ancora da completare dimostrano un effettivo coinvolgimento di MEX3A e ZNF367 nella neurogenesi embrionale