Credito:Samar A. Mahmoud et al, Cell Reports (2022). DOI:10.1016/j.celrep.2022.111405
In una nuova ricerca recentemente pubblicata sulla rivista Cell Reports , un team di scienziati dell'Università del Massachusetts Amherst ha approfondito i misteri del modo in cui le cellule resistono allo stress. Utilizzando cellule batteriche, i ricercatori hanno scoperto che un enzima riparatore dei danni, chiamato ClpX, non solo può mutare per risolvere molteplici problemi cellulari, ma può rispondere ai cambiamenti dei livelli di energia cellulare per aiutare a mantenere una cellula sana.
"Ciò che ci interessa davvero", afferma Peter Chien, professore di biochimica e biologia molecolare presso UMass Amherst e autore senior del documento, "è il modo in cui le cellule rispondono allo stress. Studiamo una classe di enzimi, chiamati proteasi, che prendono di mira e distruggono le proteine dannose all'interno di una cellula. Queste proteasi possono riconoscere selettivamente singole proteine specifiche e individuali. Ma come fanno? Come possono scegliere tra proteine sane e proteine dannose?"
Per rispondere a questa domanda, Chien e i suoi coautori si sono concentrati su due proteasi specifiche, note come Lon e ClpX, ognuna delle quali è squisitamente sintonizzata per riconoscere una diversa proteina dannosa. Si pensava da tempo che Lon e ClpX funzionassero come chiavi:ciascuno poteva aprire solo un lucchetto specifico e nessun altro, e se mancava anche una cella, si sarebbero verificati seri effetti collaterali.
"Se hai mai avuto un compagno di stanza del college estremamente disordinato", dice Chien, "sai quanto sia importante svuotare la spazzatura regolarmente. Perdere la proteasi Lon è come avere un compagno di stanza che non lava, cambia o pulisce mai."
Ma, dopo una serie di esperimenti che hanno comportato l'eliminazione di Lon da colonie di cellule batteriche, il team di Chien ha iniziato a notare qualcosa di strano:alcune colonie erano sopravvissute.
Questa osservazione ha portato alla loro prima scoperta:ClpX può mutare per svolgere una funzione simile a Lon, sebbene perda alcune delle sue abilità ClpX. È come se per mantenere pulito il tuo dormitorio avessi iniziato a lavare i calzini del tuo coinquilino, ma per farlo dovessi sacrificare parte della tua biancheria pulita.
Nel tracciare esattamente come la mutazione ClpX ha permesso alla proteasi di espandere la sua funzione, il team ha fatto la sua seconda scoperta:ClpX selvaggio e non mutante può anche svolgere alcuni dei compiti di Lon, nelle giuste condizioni.
Si scopre che ClpX è altamente sensibile all'ATP, un composto organico che è la fonte di energia per tutte le cellule viventi. A livelli normali di ATP, ClpX si concentra sui propri compiti, ma a una specifica soglia inferiore inizia improvvisamente a ripulire dopo Lon.
"Questa è una vera svolta nella comprensione di base di come funzionano le cellule", afferma Chien. "Cambia le regole:non solo l'energia cellulare controlla la velocità di funzionamento di una cellula, ma anche il modo in cui funziona". + Esplora ulteriormente
