Lievito con una proteina fluorescente rossa che contrassegna il vacuolo, il compartimento di stoccaggio dei nutrienti della cellula, e una proteina fluorescente verde che contrassegna gli aggregati di TORC1 che si formano nelle cellule prive di Ait1. Crediti:Andrew Capaldi e team
Come i batteri, i lieviti si trovano ovunque, anche dentro e intorno al nostro corpo. E, come con i batteri, puoi essere infettato dai lieviti e ammalarti. I lieviti infettano circa 150 milioni di persone all'anno e ne uccidono circa 1,7 milioni, soprattutto quelli immunocompromessi.
Le cellule del lievito e le cellule del sistema immunitario umano si basano su reazioni chimiche sorprendentemente simili per sapere quando crescere. Gli scienziati dell'Università dell'Arizona hanno identificato sottili differenze tra i due tipi cellulari che potrebbero aiutare a stimolare lo sviluppo di farmaci antimicotici in grado di attaccare i lieviti patogeni nel corpo risparmiando il sistema immunitario.
Le loro scoperte, pubblicate sulla rivista eLife , non solo hanno implicazioni per lo sviluppo di farmaci, ma forniscono anche informazioni importanti sull'evoluzione di un antico percorso di controllo della crescita che si trova in tutti gli organismi multicellulari.
È ben noto nella comunità scientifica che un conglomerato di proteine chiamato TORC1, abbreviazione di Target of Rapamicin kinase Complex 1, controlla la crescita delle cellule in tutto, dagli esseri umani ai lieviti. Ma i ricercatori hanno ora identificato e chiamato la proteina che innesca questo processo nei lieviti, un sensore di nutrienti e un regolatore TORC1 che hanno chiamato Ait1. Quando funziona normalmente, Ait1 spegne TORC1 nei lieviti quando le cellule sono affamate di nutrienti, bloccando la crescita cellulare.
"Ait1 è un po' come una mano che tiene TORC1 in posizione, con un dito che arriva sopra la parte superiore e attiva e disattiva TORC1 a seconda di quanti nutrienti ha una cellula", ha detto il coautore dello studio Andrew Capaldi, professore associato nel Uarizona Dipartimento di Biologia Molecolare e Cellulare e membro dell'Istituto BIO5.
Il Capaldi Lab è interessato a determinare come le cellule percepiscono lo stress e la fame e quindi decidere quanto velocemente crescere. Comprendere come TORC1 viene attivato in diversi organismi è importante per lo sviluppo di trattamenti per un'ampia varietà di malattie.
TORC1 è stato originariamente scoperto nel lievito, ma è anche fondamentale per l'attivazione delle cellule nel sistema immunitario umano per ottenere una risposta. Quando TORC1 non funziona come dovrebbe, può innescare lo sviluppo di cancro, diabete e vari disturbi neurologici tra cui epilessia e depressione.
"Se TORC1 è troppo attivo, può dare origine a cancro o epilessia. Se è poco attivo, può causare depressione", ha detto Capaldi. "Chiamiamo questo regolamento Riccioli d'oro."
Ma il fatto che i corpi umani dipendano dallo stesso percorso TORC1 del lievito presenta un problema.
Capaldi ha affermato che se gli scienziati sviluppano farmaci che inibiscono la crescita dei lieviti patogeni controllando il TORC1, "siamo in grossi guai poiché TORC1 controlla anche la crescita delle cellule immunitarie umane e altro ancora".
"Ad esempio, puoi bloccare la crescita del lievito molto facilmente usando la rapamicina, un farmaco che si lega direttamente e inibisce il TORC1, in modo che possa combattere bene qualsiasi infezione", ha detto Capaldi. "Tuttavia, quello stesso farmaco viene regolarmente utilizzato nei pazienti trapiantati per sopprimere il loro sistema immunitario, quindi sarebbe un disastro".
I ricercatori hanno scoperto che mentre il percorso TORC1 è molto simile nel lievito e nell'uomo, gli esseri umani non fanno affidamento su Ait1 per regolare TORC1. Quindi, i farmaci che prendono di mira specificamente l'Ait1 dovrebbero inibire la crescita del lievito e non delle cellule immunitarie umane.
Ait1 si è evoluto solo negli ultimi 200 milioni di anni, che è relativamente recente in termini evolutivi. Circa 200 milioni di anni fa un regolatore TORC1 chiamato Rheb sembra essere scomparso dalle cellule di vari organismi esattamente quando si è evoluto Ait1.
"Abbiamo dimostrato che alcuni degli antichi regolatori TORC1 trovati negli esseri umani (incluso Rheb) sono andati persi negli stessi lieviti che hanno acquisito Ait1 200 milioni di anni fa", ha detto Capaldi. "Questi stessi antichi regolatori sono andati persi anche nell'evoluzione di altri organismi unicellulari, inclusi molti parassiti e piante. Quindi, è molto probabile che altri organismi unicellulari abbiano acquisito nuovi regolatori, simili ad Ait1, di loro proprietà. Ora le persone possono andare a cercarli, poiché saranno anche buoni bersagli farmacologici". + Esplora ulteriormente
