Meccanismo che fornisce ferro dipende dalle proteine

Il ferro è essenziale per la sopravvivenza ma quantità eccessive possono essere dannose e portare persino al collasso degli organi, è quanto mostrato da una nuova ricerca tedesca finanziata dall’UE. Alcuni scienziati del Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL) di Heidelberg hanno scoperto che le proteine regolatrici del ferro (IRP) sono necessarie per la sopravvivenza della cellula perché assicurano il mantenimento del giusto equilibrio di ferro. In particolare, le IRP sono strumentali per fare in modo che i mitocondri, il centro di produzione di energia delle cellule, funzionino bene. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Cell Metabolism.

Il sostegno dell’UE a questo studio proveniva dal progetto EUROIRON1 (“Genetic control of the pathogenesis of diseases based on iron accumulation”), che ha ricevuto 2,8 Mio EUR nell’ambito dell’Area tematica Scienze della vita, genomica e biotecnologia per la salute del Sesto programma quadro (6° PQ).

I mitocondri forniscono alle cellule trifosfato di adenosina (la molecola che contiene l’energia di cui abbiamo bisogno), eme (un ingrediente base dell’emoglobina) e centri ferro-zolfo (ISC). Il team dell’EMBL ha scoperto che la fornitura e la funzione di ferro mitocondriale dipendono dalle IRP, che sono proteine che legano l’RNA (acido ribonucleico) citosolico che controlla la traduzione e la stabilità dell’mRNA (acido ribonucleico messaggero).

Così i mitocondri hanno bisogno del ferro per funzionare, ma trasformano anche il ferro in altre forme che servono per la vitalità del resto della cellula come le ISC e l’eme.

Usando un nuovo modello con topi sviluppati appositamente per lo studio, gli scienziati hanno determinato che i topi i cui epatociti (cellule del fegato che svolgono diverse funzioni metaboliche vitali) erano sprovvisti sia di IRP1 che di IRP2 soffrivano di deficienza e disfunzioni del ferro mitocondriale, che portavano a un’insufficienza epatica e alla morte.

Il co-autore dello studio, il dott. Bruno Galy dell’EMBL, ha detto: “I topi le cui cellule epatiche non producono IRP muoiono di insufficienza epatica un paio di giorni dopo la nascita. I mitocondri di queste cellule hanno difetti strutturali e non funzionano bene, perché non hanno abbastanza ferro.”

Gli scienziati hanno inoltre scoperto che, quando le cellule non possono produrre IRP, la quantità di ferro che entra nelle cellule si riduce significativamente e i sistemi che conservano ed esportano il ferro all’interno della cellula vanno in overdrive. In conseguenza di questa mancanza di ferro, i mitocondri non ricevono abbastanza ferro e non funzionano come dovrebbero. Questo, a sua volta, risulta nell’incapacità di produrre abbastanza ISC ed eme per le parti della cellula che dipendono da essi.

Nell’articolo gli autori concludono che i risultati “svelano un ruolo fondamentale delle IRP nella biologia della cellula: assicurare una fornitura di ferro adeguata al mitocondrio per un appropriato funzionamento di questo importantissimo organulo”.

“Abbiamo indizi che indicano che questo è probabilmente un processo generale attraverso il quale la maggior parte delle cellule controlla il proprio contenuto di ferro e garantisce la sufficienza di ferro mitocondriale,” ha detto un membro del team dell’EMBL, il dott. Matthias Hentze.

Per questo motivo, il processo che regola l’equilibrio del ferro potrebbe essere di particolare importanza per le cellule che dipendono da quantità di ferro mitocondriale molto alte. Questo include i precursori dei globuli rossi che producono eme per il trasporto di ossigeno.

Questi sono però casi nei quali i mitocondri non sono in grado di usare il ferro, cosa che la cellula interpreta come segno di insufficienza di ferro e reagisce attivando le IRP. Questo produce un sovraccarico dannoso di ferro nei mitocondri, che potrebbe spiegare la meccanica delle malattie nelle quali le cellule non riescono a incorporare il ferro nell’emoglobina come le anemie sideroblastiche ereditarie (nelle quali il midollo osseo non riesce a produrre globuli rossi normali). L’EMBL sta attualmente seguendo questa linea di ricerca.

Per maggiori informazioni, visitare:

Cell Metabolism – fare clic:
qui

Laboratorio europeo di biologia molecolare (EMBL):
http://www.embl.de/