Astratto grafico. Credito:Rapporti cellulari (2022). DOI:10.1016/j.celrep.2022.111204
Gli scienziati della Duke-NUS Medical School hanno scoperto nuovi dettagli molecolari su come le cellule assicurano che la loro fornitura di energia sia adattata per soddisfare la domanda di energia. Il loro studio, condotto in collaborazione con i ricercatori dell'Università di Melbourne in Australia e della Duke University di Durham, nella Carolina del Nord, negli Stati Uniti, mette in evidenza il ruolo cruciale che le microproteine svolgono nell'assemblare complessi proteici più grandi all'interno di componenti cellulari che generano energia noti come mitocondri. I loro risultati sono pubblicati in Cell Reports .
I problemi con i mitocondri sono alla base di un'ampia gamma di malattie, comprese condizioni comuni come insufficienza cardiaca, obesità, diabete e cancro.
"Il nostro obiettivo a lungo termine è imparare a manipolare le microproteine che stiamo studiando per combattere la disfunzione mitocondriale nei pazienti", ha affermato Lena Ho, autrice senior del programma Cardiovascular &Metabolic Disorders (CVMD) della Duke-NUS. "Il significato più immediato della ricerca è quello di rivelare nuovi dettagli su come i mitocondri funzionano e vengono mantenuti in tutte le cellule. Il lavoro potrebbe aggiungere un nuovo importante livello di comprensione a questo aspetto centrale della biologia cellulare".
I mitocondri sono delimitati da una doppia membrana. L'interno delle due membrane ospita una serie di proteine che trasferiscono gli elettroni lungo quella che viene chiamata catena di trasporto degli elettroni. Questo trasporto di elettroni è una parte cruciale dei processi che estraggono energia chimica dai nutrienti e alla fine la immagazzinano in molecole di adenosina trifosfato (ATP) ricche di energia.
La nuova intuizione del team Duke-NUS rivela che piccole microproteine (chiamate anche peptidi) svolgono un ruolo precedentemente non riconosciuto nel consentire la formazione della catena di trasporto degli elettroni. In particolare, sembrano collaborare per assistere e controllare l'assemblaggio di una delle proteine centrali della catena, chiamata Complesso III. Questo ruolo consente alle microproteine di partecipare alla regolazione dei livelli delle proteine della catena di trasporto degli elettroni, e quindi della fornitura di energia, in risposta ai cambiamenti nella domanda di energia.
"Le microproteine hanno affascinato ma anche confuso i biologi di diversi campi per molto tempo", ha affermato Liang Chao, co-primo autore dello studio, che è un dottorato di ricerca. candidato alla Duke-NUS. "Il nostro studio fornisce un esempio di cosa possono fare e di come partecipano al controllo del metabolismo energetico al livello più profondo del dettaglio molecolare."
"I mitocondri sono le batterie e le fabbriche delle nostre cellule, che producono non solo l'energia, ma anche molti degli elementi costitutivi necessari affinché le cellule si moltiplichino e rimangano in vita", ha affermato il dott. Shan Zhang, ex ricercatore presso il laboratorio di peptidi endogeni di Asst Prof Ho, nell'ambito del programma CVMD di Duke-NUS, e ora professore assistente presso l'Università di Zhejiang, in Cina. "Vediamo chiaramente che la modulazione dei livelli di queste microproteine può portare o proteggere dalla disfunzione mitocondriale, che è una caratteristica che è alla base di quasi tutti i tipi di malattie comuni".
Il team ora prevede di passare da questi risultati iniziali a livello cellulare per studiare in modo più completo i ruoli e il significato delle microproteine nei modelli preclinici e, in definitiva, nell'uomo.
"Si spera che queste fasi successive ci conducano verso l'apprendimento di come indirizzare l'attività delle microproteine per il trattamento delle malattie mitocondriali", ha concluso l'Asst Prof Ho.
"Le innovazioni nell'assistenza sanitaria e nella prevenzione delle malattie traggono vantaggio dai progressi nelle conoscenze resi possibili dalla ricerca scientifica fondamentale, come questo studio dell'assistente professore Ho e del suo team", ha affermato il professor Patrick Casey, vice preside senior per la ricerca presso Duke-NUS. "Non vedo l'ora di vedere dove ci porterà la ricerca". + Esplora ulteriormente
