I ricercatori dei dipartimenti di chimica e biologia dell'Università di Costanza hanno acquisito nuove conoscenze fondamentali sulla degradazione dell'aminoacido lisina, gli oncometaboliti cancerogeni come prodotti intermedi

Infatti, stavano cercando un enzima specifico. Quello che hanno scoperto è qualcosa di così fondamentale che le loro nuove scoperte potrebbero trovare la loro strada nei libri di testo. Qui si fa riferimento all'aminoacido lisina, che è un importante elemento costitutivo delle proteine. Nei batteri e in molti altri organismi, la lisina genera energia durante la degradazione. "Pensavamo che non ci fosse più niente da scoprire in questo campo. Poi ci è venuto in mente che per molti batteri finora non si sa nulla su come la lisina sia degradata, "dice il professor Jörg Hartig, biochimico presso il Dipartimento di Chimica dell'Università di Costanza.

Ciò valeva anche per l'organismo che è di gran lunga il più studiato:il batterio Escherichia coli, in breve E. coli – organismo modello della microbiologia. I risultati del lavoro collaborativo condotto dai ricercatori del Dipartimento di Chimica e del Dipartimento di Biologia dell'Università di Costanza sono disponibili nell'attuale numero di Comunicazioni sulla natura , 29 novembre 2018.

La degradazione della lisina era finora sconosciuta in molti batteri. Il nuovo percorso scoperto da Jörg Hartig e dai suoi due ricercatori di dottorato Sebastian Knorr e Malte Sinn ha colmato questa lacuna di conoscenza. "È un percorso completamente nuovo che segue un percorso finora sconosciuto, " dice il biochimico Hartig. Ad oggi, la lisina era considerata uno dei due amminoacidi in cui lo zucchero non può essere ottenuto direttamente dal loro percorso di degradazione. È stato considerato esclusivamente chetogenico anziché glucogenico. Ciò significa che durante la degradazione si ottengono precursori per il metabolismo degli acidi grassi. I lipidi possono essere sintetizzati da questo, Per esempio. Però, la sintesi degli zuccheri da semplici mattoni è molto importante per il metabolismo.

Importanti scoperte sono state ottenute descrivendo le varie fasi di degradazione:gli scienziati di Costanza, compresi i biologi Professor Olga Mayans e il Dr. David Schleheck, sono stati in grado di identificare il glutarato e l'idrossiglutarato come prodotti metabolici, fra gli altri. I ricercatori hanno padroneggiato la caratterizzazione strutturale dell'enzima chiave glutarato idrossilasi risolvendo la struttura cristallina. Sono stati anche in grado di dimostrare che l'ossidazione dell'idrossiglutarato al prodotto metabolico centrale α-chetoglutarato è accoppiata con la catena respiratoria. Soprattutto, tuttavia:con il succinato come punto finale della via metabolica, sono stati in grado di dimostrare per la prima volta che la lisina può essere degradata in modo glucogenico. Jörg Hartig riassume:"Il percorso di degradazione che abbiamo scoperto è il primo a degradare la lisina in un composto glucogenico".

Il composto idrossiglutarato, che non era stato descritto in precedenza come un intermedio metabolico, può agire come un oncometabolita nell'uomo. Ciò significa che può accumularsi in alcune forme di cancro e promuovere la crescita del tumore. Che l'idrossiglutarato possa svolgere un ruolo nel cancro già in fase di sviluppo è un argomento di discussione. "Se la disintossicazione di questo composto viene interrotta, allora questo potrebbe contribuire allo sviluppo del cancro, " dice Malte Sinn. Ad oggi, gli scienziati non erano a conoscenza di alcun ruolo specifico per questo oncometabolita. Era considerato un rifiuto metabolico. "Abbiamo scoperto che almeno in molti batteri non è semplicemente un rifiuto, ma fa parte di un percorso, " dice Hartig. Questo rende l'idrossiglutarato un prodotto intermedio.

Oltre al loro ruolo nel cancro, glutarato e idrossiglutarato svolgono ruoli importanti in alcune malattie neurodegenerative ereditarie. Se i meccanismi di disintossicazione per i prodotti metabolici sono già difettosi nel genoma, queste sostanze si accumulano di conseguenza, portando a disturbi neurologici già nell'infanzia. Gli scienziati possono immaginare che tramite organismi come E. coli, che sono in grado di svolgere questo percorso di degradazione nell'intestino, questi prodotti metabolici entrano nelle cellule umane e devono essere smaltiti lì. Sebastian Knorr sottolinea che la ricerca sta prestando sempre più attenzione all'interrelazione tra i batteri che colonizzano l'intestino e gli esseri umani. "I nostri risultati giustificano un nuovo sguardo a tali processi. Forse troveremo più collegamenti".