autofagia, che significa "automangiarsi" in greco, è un meccanismo metabolico generale caratteristico di quasi tutte le specie eucariotiche, dal lievito unicellulare all'uomo. È un processo mediante il quale le cellule degradano i componenti non necessari per il riciclaggio dei materiali e la generazione di energia per sopravvivere allo stress o mantenere l'omeostasi.

L'autofagia può proteggere le cellule eliminando materiali dannosi come agenti patogeni e aggregati amiloidi nelle malattie neurodegenerative, ma i difetti dell'autofagia sono spesso legati a malattie come l'Alzheimer o il Parkinson; in caso di tumori, il percorso dell'autofagia può essere dirottato per fornire abbastanza nutrienti per una crescita massiccia. Di conseguenza, l'attivazione o l'inibizione dell'autofagia in un modo precisamente spazio-temporale potrebbe essere un trattamento promettente contro vari tipi di malattie.

Recentemente, un team di ricerca guidato dal biologo strutturale Prof. Mingjie Zhang dell'HKUST ha scoperto peptidi inibitori potenti e specifici per colpire le proteine ​​della famiglia Atg8 (inclusi LC3 e GABARAP), componenti centrali nella via dell'autofagia. Questi peptidi inibitori dell'autofagia geneticamente codificabili possono essere utilizzati per occludere l'autofagia spaziotemporalmente negli animali viventi, il che porta a molte situazioni in cui possono essere utilizzati in una varietà di design.

I loro risultati sono stati pubblicati il ​​4 giugno, 2018 sulla rivista Natura chimica biologia .

Durante il loro studio sulle ankyrins, un interesse a lungo termine per il loro laboratorio, i ricercatori hanno prima identificato un peptide inibitorio selettivo GABARAP naturalmente ospitato in ankyrin-G da 270/480 kDa e un peptide inibitorio pan-Atg8 super potente da ankyrin-B da 440 kDa. Sulla base delle strutture cristalline che hanno risolto, hanno ulteriormente ottimizzato il peptide derivato dall'anchirina-G per essere più selettivo per GABARAP. "La funzione distinta di LC3 e GABARAP nella via dell'autofagia è ancora un'area ampiamente aperta. Nella fase attuale, la funzione tardiva di queste proteine ​​è sempre mascherata dal loro effetto precoce e/o ridondanza. I peptidi sviluppati qui probabilmente serviranno come un ottimo strumento per sezionare i diversi ruoli di queste due sottofamiglie di proteine ​​Atg8 nell'autofagia, " ha detto il prof. Hong Zhang, uno dei coautori senior di questo articolo dell'Istituto di Biofisica, Accademia cinese delle scienze.

I ricercatori hanno anche fornito prove che i peptidi che hanno sviluppato possono bloccare efficacemente l'autofagia nelle cellule COS7 coltivate e negli animali viventi C. elegans in un dato momento e in un determinato luogo. "I peptidi leganti Atg8 super potenti sono geneticamente codificabili e possono essere espressi in modi specifici del tessuto e del tempo negli animali viventi, come abbiamo dimostrato, e quindi sono di gran lunga migliori di tutti i farmaci a base di piccole molecole esistenti nella ricerca sull'autofagia nelle colture cellulari e, cosa più importante, negli animali viventi, " Ha detto il prof. Mingjie Zhang.

"I peptidi inibitori possono servire direttamente come porta per sviluppare farmaci per potenziali trattamenti contro il cancro. Possono anche essere usati indirettamente come strumento di ricerca per cercare induttori di autofagia per il trattamento di malattie neurodegenerative, " disse Jianchao Li, uno dei principali autori nel laboratorio del Prof. Mingjie Zhang.