Morte cellulare: importante studio sul meccanismo di un enzima che potrebbe programmare e specificare
I nuovi risultati rappresentano un grande passo in avanti nella comprensione della morte cellulare programmata, o apoptosi, un processo di morte cellulare, che comporta una serie di eventi biochimici portano a cambiamenti, come il restringimento del corpo cellulare, i mitocondri la distruzione e la frammentazione dei cromosomi, ha detto il professore alla CU-Boulder, Ding Xue. Ma a differenza della morte cellulare traumatica da infortunio, la morte programmata delle cellule è un aspetto naturale dello sviluppo animale che può aiutare a prevenire malattie come il cancro e malattie autoimmuni, ha detto Xue, autore principale del nuovo studio.
Nel nuovo studio, Xue e il suo team ha scoperto che una molecola presente nelle cellule ben nota come caspasi – definita l’enzima “boia” dell’apoptosi a causa del suo ruolo primario di taglio e distruzione delle proteine cellulari – ha un effetto del tutto diverso su un particolare enzima chiamato Dicer. L’équipe ha scoperto che quando l’enzima caspasi cerca di legarsi al Dicer, non lo distrugge ma cambia il suo ruolo in ‘alleato’, facendo sì che esso si dedichi alla distruzione dei cromosomi – pezzi di DNA arrotolati contenenti migliaia di geni – e di uccidere le cellule che li ospitano.
“Questa scoperta è stata del tutto inaspettata”, ha detto Xue del CU-Boulder’s dipartimento di biologia molecolare, cellulare e dello sviluppo. “Siamo convinti che insieme alla comprensione di questo meccanismo, possiamo essere in grado di sviluppare un nuovo modo di attivare la morte cellulare in modo controllato, come un modo per curare le malattie”.
La ricerca è stata documentata su Science del 12 marzo. Co-autori dello studio includono i ricercatori della CU-Boulder PHD Akihisa Nakagawa e Shi Yong e i ricercatori della Tokyo Women’s Medical University Eriko Kage-Nakadai e Shohei Mitani.
La normale funzione del Dicer è tagliare i filamenti di RNA in piccoli pezzi che si collegano direttamente a molecole di RNA messaggero – che trasportano messaggi genetici del DNA dal nucleo delle cellule per produrre le proteine specifiche nel citoplasma – e silenziare la loro attività, ha detto Xue. Ma quando la caspasi entra in contatto con il Dicer, quest’ultimo cambia attività ed inizia a distruggere i cromosomi contenuti nel DNA delle cellule bersaglio.
Gli esperimenti sono stati effettuati su un famoso nematode noto come Caenorhabditis elegans, un organismo importante per esperimenti di genetica e biomedica. Lo studio della morte cellulare in C. elegans fornisce informazioni importanti per gli scienziati che cercano di comprendere i meccanismi di morte cellulare negli esseri umani e che cercano di individuare il modo giusto di combattere le malattie umane causate da “apoptosi inappropriata”, ha detto Xue.
“Ci sono molti enzimi il cui compito è quello di tagliare l’RNA, e altri enzimi il cui compito è quello di tagliare il DNA”, ha detto il presidente del Dipartimento di Biologia della CU-Boulder MCD Tom Blumenthal, che studia la trasformazione dell’ RNA nel C. elegans e che non è stato coinvolto nello studio. “Ma questa è la prima volta che qualcuno ha dimostrato che è possibile che un enzima specifico dell’RNA possa essere coinvolto in un ruolo diverso, ossia distruttore programmato del DNA”.
Parte dello studio prevedeva l’eliminazione dal C. elegans del gene che codifica per l’enzima Dicer. La rimozione del gene ha compromesso il processo di apoptosi e bloccata la frammentazione dei cromosomi, ha detto Xue.
Gli studi genetici di C. elegans hanno individuato numerosi geni che sono importanti per le cinque fasi sequenziali di morte cellulare programmata, Xue ha detto. Essi comprendono la specificazione delle cellule che dovrebbero morire, l’attivazione della morte cellulare programmata, l’inizio del processo di distruzione, l’assorbimento delle cellule “morte” e il degrado dei detriti cellulari, ha detto Xue.
“I nostri risultati inizialmente sembravano fin troppo belli per essere veri”, ha detto Xue, il cui team ha lavorato sul progetto per cinque anni. “Siamo arrivati a questa conclusione valutando innumerevoli angoli di valutazione, tra cui la genetica, la biologia cellulare e biochimica. Alla fine siamo arrivati alla conclusione comprovata che è anche la piu’ logica”.
Quando il processo di apoptosi è in qualche modo traviato, esso diventa uno dei principali interruttori dello sviluppo di tumori, molti ricercatori in campo biomedico ritengono che una migliore comprensione del processo di morte cellulare programmata potrebbe portare a potenziali agenti terapeutici per coloro che soffrono di un certo numero di malattie causate da apoptosi anomale, ha detto Xue. “Il potenziale biomedico è qui per i ricercatori: poter trasformare un pro-enzima di sopravvivenza in un enzima che è pro-morte”, ha detto Xue.
Lo studio della scienza da Xue e il suo team è stato finanziato dalla Burroughs Wellcome Fund e il National Institutes of Health.
I ricercatori ora stanno studiando se le cellule umane hanno la stessa valenza sull’enzima Dicer come le cellule del C. elegans, ha detto Xue. Quasi la metà dei geni presenti nel nematode svolgono le corrispettive mansioni nell’essere umano.
C. elegans è un organismo fondamentale per gli scienziati per diversi motivi, secondo Xue. E ‘stato il primo organismo il cui genoma è stato completamente sequenziato, e la sua trasparenza al microscopio ha permesso agli scienziati di studiare molti aspetti della biologia cellulare e dello sviluppo, così come la genetica. Premi Nobel per la C. elegans ricerca biomedica sono stati assegnati nel 2002, 2006 e 2008.
