I perossisomi sono organelli cellulari che svolgono una serie di funzioni, compresa la degradazione delle citotossine. Per questo scopo, richiedono enzimi che devono essere trasportati nei perossisomi tramite macchinari complicati. Il team del gruppo di ricerca Biochemistry of Intracellular Transport Mechanisms presso la Ruhr-Universität Bochum (RUB) guidato dal professor Harald Platta ha rilevato una fase di trasporto ancora sconosciuta, ottenendo così una migliore comprensione delle malattie potenzialmente letali. Il gruppo ha pubblicato il suo rapporto sulla rinomata rivista Biochimica et Biophysica Acta – Cellula molecolare Ricerca nel febbraio 2019.

I perossisomi sono organelli cellulari di vitale importanza. Fornire una camera di reazione isolata per più di 50 enzimi, sono legati a numerosi processi cellulari. La funzione principale dei perossisomi è la degradazione degli acidi grassi a catena lunga e delle citotossine. "Inoltre, svolgono anche funzioni altamente specializzate, per esempio nella sintesi della penicillina nei funghi, la formazione di lisina nei lieviti, la fotorespirazione delle piante e la generazione di plasmalogeni per la sostanza bianca del cervello negli animali, " spiega Harald Platta. Difetti nella formazione di perossisomi funzionali portano a gravi disturbi metabolici nell'uomo, che spesso provocano la morte infantile.

Il motore dei macchinari di importazione

Affinché i perossisomi svolgano le loro funzioni, devono prima importare gli enzimi rilevanti all'interno. La maggior parte degli enzimi è guidata nel rispettivo perossisoma dal recettore di importazione Pex5p. Quel recettore è controllato dalla proteina ubiquitina (Ub) che si attacca temporaneamente al recettore.

"Ad oggi, siamo stati in grado di scomporre il meccanismo di importazione in cinque fasi, " elabora Harald Platta:"In primo luogo, il legame di Pex5p all'enzima importato nel citoplasma. Secondo, il legame del complesso enzimatico Pex5p con il perossisoma. Terzo, l'enzima viene rilasciato all'interno del perossisoma. Il quarto, Ub si attacca a Pex5p. E quinto, l'esportazione di Pex5p modificato con Ub nel citoplasma per consentire ulteriori reazioni di importazione."

L'ABS delle macchine molecolari

L'attaccamento di una molecola di Ub a Pex5p gioca un ruolo cruciale per il ciclo di importazione. L'energia è necessaria per questo passaggio, nonché per la successiva esportazione del complesso. "In precedenti pubblicazioni, abbiamo descritto l'attacco Ub al recettore di importazione come un pedale dell'acceleratore, com'era, "dice Platta.

Però, non era ancora chiaro cosa fosse successo esattamente al Pex5p modificato da Ub esportato. Lo studio attuale, che si basa in primo luogo sul dottorato di ricerca. progetti di Rebecca Brinkmeier e Fouzi El Magraoui, ha fornito una risposta a questa domanda. Analizzando le varianti Ub e Pex5p generate sistematicamente, il team ha dimostrato che una fusione stabile Ub-Pex5p causa un difetto nell'importazione della proteina perossisomiale. Di conseguenza, Ub deve essere nuovamente staccato da Pex5p.

Una volta che l'ubiquitina è stata assorbita da un altro enzima, Pex5p torna al suo stato originale e può essere riutilizzato. Se manca questo passaggio, il recettore di importazione va fuori controllo. Primo, carena all'interno del citoplasma come un complesso, finché non si schianta in modo irregolare nel perossisoma dove blocca il complesso di attracco, inibendo così l'importazione del corretto Pex5p modificato da Ub. "Infine, questo porta alla completa perdita di funzione nel perossisoma, " conclude Platta. "Il nostro studio aggiunge così il necessario sesto passo al ciclo delle importazioni".