Flagelli: alla scoperta dei ritmi interni dell’organo di movimento degli spermatozoi

Nuove scoperte effettuate da scienziati europei stanno fornendo maggiore conoscenze relative a malattie come l’infertilità, che ancora non sono state del tutto comprese. Le scoperte riguardano in particolare i flagelli, che sono strutture che derivano il proprio nome dalla parola latina che significa frusta, poiché assomigliano a una frusta che si estende da alcune cellule procariotiche ed eucariotiche.

Questi flagelli sono molto piccoli ma, nonostante la loro taglia, i battiti ritmici che creano mentre fluttuano avanti e indietro possono generare del moto. Essi sono responsabili della propulsione di singole cellule come ad esempio il nuoto degli spermatozoi (la coda degli spermatozoi è il flagello), e il trasporto degli ovuli dalle ovaie all’utero, oltre ad altre funzioni vitali nel corpo umano.

Le scoperte sono state possibili grazie a finanziamenti da parte del Consiglio europeo della ricerca (CER), della Fondazione portoghese per la scienza e la tecnologia (FCT) e dell’Organizzazione europea per la biologia molecolare (EMBO).

Gli scienziati europei che lavorano presso l’Instituto Gulbenkian de Ciência (IGC) in Portogallo hanno studiato in che modo le cellule spermatiche del moscerino della frutta costruiscono i loro flagelli, e hanno pubblicato i risultati nell’ultimo numero della rivista Developmental Cell. Questa è la prima volta in assoluto in cui sono state descritte le diverse fasi coinvolte nell’effettiva costruzione dei flagelli mobili nelle cellule spermatiche del moscerino della frutta (Drosophila melanogaster). Comprendendo come funzionano questi flagelli, gli scienziati sperano in seguito di essere in grado di meglio comprendere malattie e disturbi associati a difetti nei movimenti dei flagelli come infertilità, problemi respiratori e idrocefalia.

Il team, guidato da Monica Bettencourt-Dias, ha concentrato i propri sforzi su quando e come si forma una struttura proteica essenziale chiamata la coppia centrale di microtubuli. Il complesso della coppia centrale di microtubuli è ciò che permette ai flagelli di muoversi in modo coordinato.

Zita Carvalho-Santos, una ricercatrice post dottorato, spiega queste scoperte: “Noi abbiamo osservato un particolare gene del moscerino, chiamato Bld10, e abbiamo scoperto che i moscerini in cui questo gene non è attivo producono spermatozoi con flagelli incompleti poiché, sembra, la proteina Bld10 è essenziale affinché si formi la coppia centrale di microtubuli. Il risultato è che gli spermatozoi sono immobili e i moscerini maschi sono sterili. Gli esseri umani possiedono un gene analogo che produce una proteina simile, che è stata collegata all’infertilità maschile.”

Queste scoperte sono state rese possibili mediante l’uso di microscopi elettronici che utilizzano gli elettroni al contrario dei tradizionali microscopi ottici che utilizzano la luce. I microscopi elettronici sono in grado di raggiungere ingrandimenti pari a 10.000.000 di volte. Per dare un’idea di cosa significhi, questo tipo di ingrandimento permette loro di vedere oggetti 3.500 volte più sottili di un capello umano. Gli scienziati li hanno usati per studiare campioni come microorganismi, cellule e cristalli.

Monica Bettencourt-Dias ha aggiunto: “Noi abbiamo scoperto che il processo è molto più dinamico di quanto ci aspettassimo: innanzitutto si forma una singola catena del microtubulo, e successivamente la seconda. Il nostro lavoro ha fornito molte risposte attese da lungo tempo, ma ha anche sollevato altre domande a cui lo studio della formazione degli spermatozoi nella Drosophila potrebbe rispondere.”

Lo studio è stato svolto in collaborazione da ricercatori presso l’IGC e l’Instituto de Tecnologia Química e Biológica (ITQB), sempre in Portogallo. Zita Carvalho-Santos e Pedro Machado (IGC) hanno contribuito nella stessa misura a questo lavoro.

Per maggiori informazioni, visitare:

Instituto Gulbenkian de Ciência
http://www.igc.gulbenkian.pt/

Consiglio europeo della ricerca
http://erc.europa.eu/

Organizzazione europea per la biologia molecolare
http://www.embo.org/