Acetilcolina ed enzima ChAT
Il principale neurotrasmettitore prodotto dall’organismo è l’acetilcolina (ACh). Fu il primo in assoluto ad essere scoperto ormai più di 100 anni fa da Henry H. Dale. Già da anni si supponeva che esistessero molecole legate alla trasmissione degli impulsi nervosi ma fu Dale che nel 1914 iniziò ad approfondire gli effetti di questa molecola all’interno del corpo.
Gli esperimenti salienti di questa ricerca furono condotti nel laboratorio di Otto Loewi, un professore di farmacologia che lavorava presso l’Università di Graz. Dalla collaborazione di Loewi e Hale si dimostrò infine che gli impulsi nervosi si potevano propagare sia per via elettrica che per via chimica.
Che cos’è l’acetilcolina e come si produce nell’organismo
Si tratta di un neurotrasmettitore che si sintetizza nella parte pre-sinaptica dei neuroni aa partire da due molecole. Ovvero l’acetil-CoA e la colina, coinvolte nei processi metabolici dell’organismo. In particolare l’acetil-CoA interviene nel ciclo di Krebs aiutando a sintetizzare il citrato, mentre la colina interviene nella regolazione del colesterolo nel sangue.
L’enzima che catalizza la reazione fra questi due reagenti per sintetizzare l’acetilcolina è la colinacetiltransferasi, abbreviato in ChAT. Trattandosi di una transferasi il processo che media questo enzima prevede di unire il gruppo acetile dell’acetil-CoA alla colina. Una volta sintetizzata la molecola si immagazzina all’interno di vescicole, da liberare per esocitosi per propagare l’impulso nervoso.
Una volta che espleta il suo compito legandosi ai recettori del neurone post-sinaptico interviene un enzima chiamato acetilcolinesterasi (AChE). Dato che dal punto di vista molecolare l’ACh è un estere per spezzare il legame è necessaria una molecola della classe delle esterasi. L’azione catalitica dell’AChE in presenza di acqua produce i reagenti di partenza, ossia acetil-CoA e colina.
L’AChE si trova all’interno della giunzione sinaptica e grazie all’idrolisi del neurotrasmettitore permette che si possa trasmettere un impulso successivo. Pare che questo enzima si trovi anche sulla superficie di alcuni globuli rossi, anche se in questo caso non è del tutto nota la sua funzione.
L’enzima ChAT
La sintesi dell’acetilcolina come visto è un processo reversibile. Infatti mentre la ChAT unisce le molecole dell’acetil-CoA e della colina l’AChE le scinde. Il primo di questi enzimi fu scoperto nel 1943, ben un paio di decenni dopo che si era ormai appurata la trasmissione chimica dei segnali nervosi. Questo importante passo fu compiuto dal biochimico David Nachmansohn.
Nachmansohn riuscì a isolare la ChAT dal tessuto nervoso e scoprì il suo ruolo fondamentale. Tra le sue osservazioni riportò anche che la reazione avveniva solo in presenza di ATP (adenosina trifosfato). All’epoca tuttavia lo scienziato non riuscì a determinare che tipo di reazione catalizzasse l’enzima prima di due anni dopo, nel 1945.
La ChAT ha una struttura molto conservata a livello genetico nel regno animale. Infatti è presente in tutti i mammiferi, ma va precisato che ne esistono due forme: una disciolta nel citoplasma che svolge l’80-90% dell’opera di sintesi dell’acetilcolina e una legata alla membrana che invece è responsabile solo del 10-20% dell’attività enzimatica totale.
Esistono inoltre due isoforme della ChAT, una periferica (pChAT) e una comune (cChAT). La prima tuttavia ha una sequenza amminoacidica più corta della seconda. La differenza fra le due isoforme infatti deriva dallo splicing alternativo che avviene dopo la fase di trascrizione. La pChAT si trova prevalentemente nel sistema nervoso periferico.
Il ruolo dell’acetilcolina
I recettori nicotinici invece si suddividono in muscolari (NM) e neuronali (NN). I primi come suggerisce il nome si trovano all’interno delle giunzioni muscolari e sono permeabili agli ioni sodio (Na+). I secondi invece sono posizionati sui gangli del sistema nervoso autonomo (SNA) e all’interno della midollare del surrene.
