The role of the early secretory pathway in synapse development and function - Finanziamento dell’Unione Europea – NextGenerationEU – missione 4, componente 2, investimento 1.1.

I neuroni affrontano l’arduo compito di regolare il repertorio del loro proteoma superficiale verso il suo sito d’azione, al momento giusto e nella giusta quantità all’interno della loro immensa e complessa morfologia. Ciò è ancora più impegnativo per le sinapsi, le unità funzionali elementari del cervello. Dato il grande livello di diversità molecolare delle sinapsi e la loro natura plastica, sono necessari sofisticati meccanismi di traffico per garantire un corretto sviluppo e funzionamento sinaptico. Le proteine ​​cargo appena sintetizzate vengono reclutate in specifici sottodomini del reticolo endoplasmatico (ER), gli ER Exit Sites (ERES) dal complesso COPII, e trasportate verso la loro destinazione finale attraverso vie secretorie classiche o non convenzionali. Sebbene l'esportazione dell'ER rappresenti il ​​punto di ingresso e il primo passaggio limitante la velocità del rilascio delle proteine ​​alla membrana sinaptica, il contributo della via secretoria precoce all'assemblaggio e alla funzione del circuito neuronale è scarsamente caratterizzato. In particolare, il ruolo della diversità molecolare del meccanismo COPII è in gran parte inesplorato nei neuroni. Adotteremo un approccio interdisciplinare e innovativo che combina l’elettroporazione in utero e l’editing del genoma con la proteomica, i test di sincronizzazione del traffico e l’elettrofisiologia avanzata per rispondere a questa domanda fondamentale in neurobiologia. Gli obiettivi principali di questa proposta sono: i) identificare le reti specifiche di interazioni proteiche che si verificano a livello interfaccia dell'apparato ER-Golgi (GA) tra i singoli paraloghi del meccanismo di trasporto e i carichi sinaptici neo-sintetizzati (e viceversa), e caratterizzare la loro interazione con distinte vie di traffico (pacchetto di lavoro, WP1); ii) analizzare la rilevanza funzionale della via secretoria precoce per lo sviluppo e la funzione delle sinapsi e il suo contributo nel stabilire un corretto equilibrio tra eccitazione e inibizione, un parametro chiave per la funzione cerebrale (WP2). Per raggiungere con successo gli obiettivi di questo programma di ricerca, è stato riunito un team complementare per fornire le conoscenze e le competenze tecnologiche necessarie. Prevediamo che la natura innovativa e originale di questo progetto migliorerà la nostra comprensione delle basi molecolari che sono alla base dei principi organizzativi del traffico neuronale e dell'assemblaggio e della maturazione delle connessioni sinaptiche. Al di là del ruolo del trasporto delle proteine ​​nella fisiologia del cervello, è ormai riconosciuto che diversi disturbi dello sviluppo neurologico, psichiatrici e neurodegenerativi mostrano difetti di traffico. Ampliando le nostre conoscenze sulla via secretoria neuronale, questo progetto potrebbe svelare nuovi meccanismi patologici alla base di diversi disturbi cerebrali e potrebbe fornire un mezzo per manipolare e controllare l'espressione sulla superficie cellulare di quei carichi il cui traffico è compromesso. Ci auguriamo quindi che questo progetto offra nuove prospettive terapeutiche per il trattamento di una serie di disturbi cerebrali.