Man mano che gli strumenti per studiare la biologia migliorano, i ricercatori stanno iniziando a scoprire dettagli sulle microproteine, piccoli componenti che sembrano essere la chiave di alcuni processi cellulari, compresi quelli coinvolti con il cancro. Le proteine ​​sono costituite da catene di amminoacidi collegati e la proteina umana media contiene circa 300 amminoacidi. Nel frattempo, le microproteine ​​hanno meno di 100 amminoacidi.

Una di queste microproteine ​​è la microproteina di 54 aminoacidi chiamata PIGBOS, che gli scienziati di Salk hanno recentemente dimostrato di contribuire a mitigare lo stress cellulare. Il lavoro, pubblicato il 25 ottobre 2019, nel diario Comunicazioni sulla natura , indica che PIGBOS potrebbe essere un bersaglio per le malattie umane.

"Questo studio è entusiasmante perché lo stress cellulare è importante in una serie di malattie diverse, compreso il cancro e la neurodegenerazione, " dice il professore di Salk Alan Saghatelian, autore corrispondente dello studio. "Capendo i meccanismi alla base di queste malattie, pensiamo che avremo una possibilità migliore nel trattarli".

Lo studio è iniziato quando il ricercatore post-dottorato di Salk e primo autore Qian Chu ha rilevato PIGBOS nei mitocondri, piccoli organelli che alimentano importanti funzioni cellulari. Chu si chiedeva quale potesse essere il ruolo di PIGBOS. Sapeva che non sarebbe stato facile trovare la risposta. I ricercatori avevano precedentemente notato il gene che potrebbe codificare per PIGBOS, ma nessuno sapeva dove trovare la proteina o cosa facesse nelle cellule.

È stato allora che il team ha contattato l'autore corrispondente Uri Manor, direttore della Waitt Advanced Biophotonics Core Facility a Salk. Il team di Manor utilizza strumenti come i tag di proteine ​​fluorescenti per individuare le proteine ​​e vedere cosa stanno facendo nelle cellule.

"Solo ora abbiamo davvero gli strumenti sofisticati per sondare le interazioni tra le proteine ​​e vedere come funzionano e come sono regolate, "dice Manor.

Ma Manor si è imbattuto in un posto di blocco quando ha cercato di attaccare un cartellino comune, chiamata proteina fluorescente verde (GFP), a PIGBOS. La microproteina era semplicemente troppo piccola rispetto alle dimensioni della GFP. Il team di Manor ha risolto questo problema provando un approccio meno comune chiamato split GFP, dove hanno fuso solo una piccola parte di GFP, chiamato filamento beta, a PIGBOS.

Alla fine, i ricercatori hanno potuto vedere PIGBOS e studiare come ha interagito con altre proteine. Mentre mappavano la posizione di PIGBOS, si sono resi conto che si trova sulla membrana esterna dei mitocondri, pronta a entrare in contatto con proteine ​​su altri organelli. Sono rimasti sorpresi di vedere PIGBOS interagire con una proteina chiamata CLCC1, che fa parte di un organello chiamato reticolo endoplasmatico (ER).

"PIGBOS è come una connessione per collegare i mitocondri e l'ER insieme, " dice Chu. "Non l'avevamo mai visto prima nelle microproteine, ed è raro nelle proteine ​​normali".

I ricercatori hanno scoperto che PIGBOS comunica effettivamente con CLCC1 per regolare lo stress al pronto soccorso. Senza PIGBOS, il pronto soccorso ha maggiori probabilità di sperimentare lo stress, che porta a una catena di eventi in cui la cellula cerca di eliminare le proteine ​​deformi dannose (chiamata risposta proteica non ripiegata). Se la cellula non riesce a smaltire queste proteine, inizierà una sequenza di autodistruzione e morirà.

Gli scienziati non si aspettavano di vedere un ruolo per una proteina mitocondriale nella risposta della proteina spiegata. Questa nuova comprensione di PIGBOS apre le porte a future terapie che possono colpire lo stress cellulare.

"Andando avanti, potremmo considerare come PIGBOS sia coinvolto in malattie come il cancro, " dice Chu. "Nei malati di cancro, il pronto soccorso è più stressato che in una persona normale, quindi la regolazione dello stress del pronto soccorso potrebbe essere un buon obiettivo".

I ricercatori sono interessati a studiare i ruoli di altre proteine ​​mitocondriali nello stress del RE, e nell'esplorare il funzionamento di PIGBOS in un modello animale. Il team sta anche andando avanti nella caratterizzazione della vasta libreria di microproteine ​​che possono essere cruciali nella biologia cellulare.

"Le microproteine ​​rappresentano un campo nascente, ", afferma Saghatelian. "Ma penso che questo lavoro abbia davvero influenzato la nostra comprensione dell'impatto che le microproteine ​​possono avere sulla biochimica e sulla biologia cellulare".

Manor aggiunge, "PIGBOS rappresenta uno di un insieme limitato di microproteine ​​che chiunque ha cercato di caratterizzare. Ed ecco, in realtà ha un ruolo molto importante".