"Scienza" - Studio: le proteine navigano verso il luogo di destinazione nelle cellule - i ricercatori scoprono una nuova via di trasporto

Il professor Johannes Herrmann e la sua dottoranda Katja Hansen studiano il trasporto delle proteine nelle mitocondri. (Foto: AG Herrmann)

L'immagine al microscopio mostra i mitocondri, noti anche come le centrali energetiche delle cellule. (Foto: AG Herrmann)

Le proteine sono componenti fondamentali delle cellule e dei loro elementi, come i mitocondri, le centrali energetiche delle cellule. Ricercatori di Kaiserslautern guidati dal Professor Dr. Johannes Herrmann hanno ora dimostrato per la prima volta che le proteine non si spostano direttamente dal luogo della loro formazione nelle centrali energetiche delle cellule, come si pensava, ma seguono una via indiretta. Essi " navigano" in un certo senso attraverso il reticolo endoplasmatico, un altro componente cellulare, per raggiungerle. In una rivista scientifica di grande prestigio come Science, i ricercatori presentano ora questo meccanismo. Presumono che in questo modo le cellule evitino l'accumulo di proteine. Questo meccanismo potrebbe avere un ruolo in malattie come Alzheimer e Parkinson.

Per lungo tempo nella scienza si è creduto che le proteine, dopo la loro produzione nel citosol, il liquido cellulare, raggiungessero direttamente i loro destini, come gli organelli cellulari. Tra queste piccole unità funzionali della cellula ci sono, ad esempio, i mitocondri, nei quali alcune proteine producono l'energia della cellula. Sulla loro superficie, i mitocondri possiedono recettori speciali. " Riconoscono nuove proteine e assicurano che specifici pori di trasporto le assorbano e le portino all’interno", spiega il Professor Johannes Herrmann, che dirige il dipartimento di biologia cellulare presso la TUK e da tempo studia il trasporto delle proteine nei mitocondri. " Ma ciò che succede alle proteine prima di arrivare lì, era finora completamente sconosciuto."

In collaborazione con la Professoressa Maya Schuldiner, una nota esperta nel campo della genetica dell’illustre Weizmann Institute di Rehovot in Israele, il team di Herrmann ha scoperto che le proteine prima arrivano al reticolo endoplasmatico (ER). Anche l’ER è un organello cellulare e funge da centrale di distribuzione. Invía varie componenti cellulari, principalmente proteine, dopo la loro formazione, là dove sono necessarie.

“Abbiamo identificato alcuni fattori necessari per il trasporto delle proteine ai mitocondri”, afferma Katja Hansen, dottoranda di Herrmann e prima autrice dello studio attuale. Per farlo, Hansen ha inizialmente sviluppato una nuova tecnica di biologia molecolare. Con questa tecnologia, il team di ricercatori di Kaiserslautern è riuscito ad analizzare con precisione il meccanismo. Lo hanno chiamato "ER-Surf", "perché le proteine in questo processo navigano sulla superficie dell’ER", spiega Hansen.

L’ER funge quindi da una sorta di deposito temporaneo. " Proteine nuove e sensibili vengono qui trattenute finché non possano essere trasferite ai mitocondri", dice Herrmann. " Questo probabilmente previene la formazione di ammassi di proteine, chiamati aggregati, che sono dannosi per le cellule e causa di molte malattie."

Il team di Herrmann vuole ora indagare quale ruolo possa avere questo meccanismo in diverse malattie e come si possa ridurre la formazione di questi aggregati. " Soprattutto le malattie neurodegenerative come Alzheimer e Parkinson sono causate da tali ammassi di proteine che si accumulano nelle cellule invecchiate", prosegue il professore.

Se i ricercatori riusciranno a comprendere meglio questi processi, potrebbero in futuro usarli come base per sviluppare terapie, ad esempio per prevenire malattie legate all’età.

In che misura anche il meccanismo ER-Surf giochi un ruolo nelle proteine che si spostano verso altri luoghi nella cellula, dovrà essere chiarito da ulteriori studi.

Lo studio è stato pubblicato sulla rinomata rivista scientifica "Science": "ER surface retrieval pathway safeguards the import of mitochondrial membrane proteins in yeast." Hansen, K.G., Aviram, N., Laborenz, J., Bibi, C., Meyer, M., Spang, A., Schuldiner, M., Herrmann, J.M.