I componenti principali di tutti i grassi corporei sono gli acidi grassi. La loro produzione è avviata dall'enzima ACC. I ricercatori del Biozentrum dell'Università di Basilea hanno ora dimostrato come l'ACC si assembla in filamenti distinti. Come riportano i ricercatori in Natura , il tipo di filamento formato controlla l'attività dell'enzima, e quindi la produzione di acidi grassi.

I grassi sono molecole molto diverse che fungono da combustibile ed accumulo di energia, e costituiscono i mattoni per le membrane cellulari, ormoni e messaggeri. Nonostante la diversità dei grassi, tutti gli acidi grassi derivano dallo stesso precursore. Un singolo enzima avvia la sua produzione:l'acetil-CoA-carbossilasi (ACC). L'ACC è quindi il fulcro della sintesi degli acidi grassi e la comprensione della sua architettura è fondamentale per il trattamento di molte malattie.

Mentre l'enzima e la sua funzione nel metabolismo sono noti da quasi 60 anni, gli scienziati hanno capito molto poco della struttura dell'ACC. Infatti, i moderni libri di testo di biochimica continuano a mostrare immagini vecchie e sfocate di filamenti formati da ACC, lasciando un enigma il come e il perché della formazione dei filamenti. Ora, un team di ricercatori guidati dal prof. Timm Maier del Biozentrum dell'Università di Basilea ha affinato il quadro. "Abbiamo risolto questo enigma di lunga data nel metabolismo, " riporta Maier. "Il chiarimento delle architetture dettagliate dei filamenti ACC ha rivelato il loro impatto sull'attività enzimatica".

L'ACC è un regolatore chiave del metabolismo e l'enzima pacemaker della produzione di acidi grassi. Quindi, la regolazione dell'attività dell'ACC è molto complessa. Solo circa la metà dell'enzima ACC catalizza le reazioni chimiche mentre l'altra metà è responsabile del controllo dell'attività ACC, fungendo da sensore per la domanda di prodotti ACC e fungendo da interruttore on-off dell'enzima.

L'attività dell'ACC non è sempre la stessa. A seconda della sua forma, l'attività è alta o bassa. I metaboliti che segnalano un eccesso di carboidrati portano l'enzima al suo stato attivo. "Decine di enzimi ACC sono collegati per formare un singolo filamento, " dice Maier. "In questo filamento, i domini enzimatici sono disposti stabilmente per interagire funzionalmente tra loro. Solo così l'ACC può catalizzare in modo efficiente le reazioni chimiche e stimolare la produzione di acidi grassi. Quando ACC non è integrato in un filamento, i domini enzimatici sono collegati in modo flessibile e non collaborano in modo produttivo." L'ACC può anche essere disattivato dalla formazione di filamenti. Fattori di controllo specifici costringono l'ACC a formare filamenti inattivi, in cui i domini enzimatici sono strettamente separati. Questa modalità versatile di regolazione modificando la forma complessiva dell'enzima è unica ed era precedentemente sconosciuta.

ACC come struttura target per lo sviluppo di farmaci

A causa del suo ruolo cruciale nel metabolismo, L'ACC è un obiettivo importante per lo sviluppo di farmaci. L'inibizione dell'attività dell'ACC ha il potenziale per combattere i tumori o alcune infezioni virali perché le cellule tumorali in rapida proliferazione e i virus avvolti dalla membrana richiedono una quantità particolarmente elevata di acidi grassi come componenti della membrana. L'ACC può anche servire come obiettivo per controllare i fattori di rischio per lo sviluppo di malattie cardiovascolari e diabete legati al metabolismo aberrante dei lipidi e dei carboidrati, riassunta come "sindrome metabolica". Questo studio apre nuove possibilità per lo sviluppo di inibitori selettivi dell'ACC che interferiscono con l'attivazione e la formazione dei filamenti dell'ACC e in definitiva limitano la biosintesi degli acidi grassi.