Neurotrasmettitori e malattie neurodegenerative

I sintomi del morbo di Parkinson determinano la morte delle cellule che generano dopamina nel cervello e un declino dell’enzima tirosina idrossilasi (TH). TH è un enzima chiave che catalizza la conversione di L-tirosina in L-3,4-diidrossifenilalanina (L-DOPA). L-DOPA viene a sua volta convertita in dopamina, precursore per gli altri neurotrasmettitori di catecolamina e ormoni nel cervello e nei tessuti neuroendocrini. La diminuzione dei valori di TH viene anche associata ad altre malattie neuropsichiatriche, ad esempio la malattia maniaco-depressiva, la schizofrenia o la distonia L-DOPA-sensibile.

Il progetto THERAPY OPTIONS THD (Neurotransmitter synthesis disorders: Towards a therapeutic correction), finanziato dall’UE, si è impegnato a capire più a fondo la regolazione del TH. Gli scienziati si sono incentrati sull’effetto della fosforilazione di TH e del suo legame con proteine partner e membrane. La fosforilazione di TH è un processo complesso che incide su quattro residui diversi. Per comprendere i ruoli di ciascun sito di fosforilazione, è stata caratterizzata la localizzazione cellulare di diverse forme fosforilate di TH.

L’analisi con microscopia confocale ha rivelato una distribuzione concomitante di ciascuna forma fosforilata con diverse proteine partner nelle colture di linee cellulari neuroendocrine e di neuroblastoma, nonché nei neuroni dopaminergici umani. Il progetto ha identificato differenze specifiche ed evidenti nella localizzazione subcellulare di ciascuna specie di TH. Inoltre, adottando approcci biofisici come l’impedenza di cellula-substrato e la citometria a flusso, è stato possibile analizzare l’effetto del TH sulle membrane sintetiche.

Infine, il vaglio di una biblioteca di composti farmacologici tramite fluorimetria a scansione ha condotto all’identificazione di 17 composti che interagiscono con il TH. Tali composti sono stati studiati in un TH di tipo selvatico, nonché su mutanti TH associati con il disturbo neurologico del deficit di TH (THD). In tutti i casi i composti hanno prevenuto la perdita di attività dipendente dal tempo. Due dei composti identificati hanno prodotto una maggiore attività del TH nelle cellule trasfettate, sia con il TH di tipo selvatico sia con i mutanti associati a THD, senza influenzare i livelli di proteine TH allo stato di equilibrio.

I progressi nella comprensione dei meccanismi che incidono sulla regolazione della sintesi di TH e dopamina rappresentano un passo importante per affrontare le patologie causate da disfunzioni di TH.