I medici hanno a lungo trattato attacchi di cuore, miglioramento dei sintomi dell'asma, e l'impotenza curata aumentando i livelli di una singola molecola nel corpo:l'ossido nitrico.

La minuscola molecola può cambiare il funzionamento delle proteine. Ma una nuova ricerca è stata presentata in Cellula molecolare suggerisce che l'integrazione con l'ossido nitrico (NO) è solo il primo passo. I ricercatori hanno scoperto enzimi precedentemente sconosciuti nel corpo che convertono l'NO in molecole "tappabuchi" - SNO - che poi modulano le proteine. Gli enzimi appena scoperti aiutano l'NO ad avere ruoli diversi nelle cellule. Possono anche essere bersagli terapeutici primari per trattare una serie di malattie.

La scoperta rappresenta un cambio di paradigma per i biologi del settore, afferma il responsabile dello studio Jonathan Stamler, dottore, professore di medicina presso la Case Western Reserve University School of Medicine e presidente, Ospedali universitari Harrington Discovery Institute.

"L'ossido nitrico è stato implicato praticamente in tutte le funzioni cellulari, e troppo o troppo poco è ampiamente implicato nella malattia, compreso l'Alzheimer, insufficienza cardiaca, cancro, asma e infezioni, " ha spiegato. "L'opinione prevalente nel campo è che troppo o troppo poco NO è dovuto all'attività degli enzimi che producono NO, chiamate NO sintasi. Però, le nuove scoperte suggeriscono che le NO sintasi operano di concerto con due nuove classi di enzimi che legano NO alle proteine ​​bersaglio, e aumentare la possibilità che letteralmente centinaia di enzimi mediano la segnalazione basata sull'NO".

Gli enzimi lavorano insieme per controllare le proteine ​​attraverso un processo chiamato S-nitrosilazione. Stamler e colleghi descrivono una reazione a catena. Primo, NESSUNA sintasi fa NO. Quindi, una nuova classe di enzimi, le SNO sintasi, convertono NO in SNO, che si legano alle proteine ​​e ne modulano la funzione. Una terza classe trasferisce gli SNO a proteine ​​aggiuntive che controllano numerose funzioni cellulari aggiuntive, compresa la crescita, movimento e metabolismo, e anche proteggere le cellule dalle lesioni. Senza SNO sintasi, le cellule non possono usare NO. E ci sono potenzialmente centinaia di diversi enzimi che generano SNO che producono migliaia di diversi SNO.

La segnalazione NESSUNA nelle cellule è essenzialmente progettata per creare SNO, molti di loro.

"Questo apre il campo a nuove conoscenze e opportunità, poiché centinaia di enzimi probabilmente effettuano segnalazioni all'interno delle cellule attraverso questo processo. Ciascuno di questi enzimi potrebbe potenzialmente essere mirato specificamente alla malattia, " ha detto Stamler.

Con così tanti enzimi nel nuovo modello, ora ha senso perché i farmaci che aumentano i livelli di NO non sono intercambiabili. "L'ipotesi è che funzionino tutti allo stesso modo per aumentare l'NO. Ma i nostri risultati suggeriscono che l'NO stesso è solo il primo passo. È tutto in ciò che la cellula fa con l'NO e in quale SNO viene convertita, " Ha detto Stamler. "La somministrazione di NO non può replicare la funzione degli SNO svolta da questi nuovi enzimi".

Lo studio innovativo spiega infine come l'NO possa avere così tante funzioni diverse nelle cellule. Convertendo NO in diversi SNO, le cellule possono ottenere risultati diversi.

Il prossimo passo per i ricercatori sarà identificare le singole sintasi SNO in diversi tessuti e i loro ruoli specifici nella malattia, dice Stamler. I nuovi enzimi potrebbero fungere da bersagli terapeutici per gli sviluppatori di farmaci. Per esempio, l'eccessiva nitrosilazione della S è fortemente associata alle malattie di Alzheimer e di Parkinson, ma NO è necessario anche per la normale funzione cerebrale, compresa la memoria.

"Il presupposto è che si debba bloccare la produzione di NO per impedire che ciò accada. Ma i trattamenti non funzionano, " ha detto. Poiché l'NO ha effetti così ampi all'interno delle cellule, bloccarlo ha importanti effetti collaterali. Sotto il nuovo modello, i ricercatori potrebbero prendere di mira le sintasi SNO specifiche per la malattia che lavorano a valle di NO.

"Ora sappiamo che possiamo bloccare la S-nitrosilazione senza alterare la produzione di NO, " Stamler ha detto. "Questo fornisce un nuovo orizzonte di opportunità terapeutiche, e cambia prospettiva sul campo".