Ricerche

Dei ricercatori hanno chiarito come la spermina – una piccola molecola che regola molti processi nelle cellule del corpo – può proteggere da malattie come l'Alzheimer e il Parkinson: rende innocue alcune proteine ​​agendo un po' come il formaggio sugli spaghetti, facendole agglutinare insieme. La scoperta potrebbe aiutare a combattere tali malattie. 

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La nostra aspettativa di vita continua ad aumentare e, di conseguenza, diventano sempre più comuni le malattie legate all’età, come le neurodegenerazioni tipo l'Alzheimer e il Parkinson. Queste malattie sono causate da accumuli nel cervello di strutture proteiche dannose costituite da proteine ​​amiloidi ripiegate in modo errato. La loro forma ricorda le fibre o gli spaghetti. Ad oggi non esiste una terapia efficace per prevenire o eliminare tali accumuli.

Eppure una molecola presente naturalmente nel corpo chiamata spermina offre speranza. Negli esperimenti, ricercatori guidati da Jinghui Luo, dell'Istituto Paul Scherrer di Villigen (Svizzera), hanno scoperto che questa sostanza è in grado di prolungare la vita dei piccoli vermi nematodi, migliorare la loro mobilità in età avanzata e rafforzare la centrale energetica delle loro cellule, i mitocondri.

Nello studio pubblicato su Nature Communications, i ricercatori hanno osservato che la spermina aiuta il sistema immunitario del corpo a eliminare gli accumuli di proteine ​​amiloidi dannosi per i nervi. Le nuove scoperte potrebbero servire come base per lo sviluppo di nuove terapie per tali malattie.

Mediatore centrale dei processi cellulari

La spermina è una sostanza vitale per l'organismo. Appartiene alle cosiddette poliammine, che sono molecole organiche relativamente piccole. La spermamina, scoperta per la prima volta più di 150 anni fa, prende il nome dal liquido seminale, poiché lì si trova in concentrazioni particolarmente elevate. Ma è presente anche in molte altre cellule del corpo, soprattutto in quelle attive e in grado di dividersi.

La spermina promuove la mobilità e l'attività cellulare e controlla numerosi processi. Interagisce soprattutto con gli acidi nucleici del genoma, regolando l'espressione dei geni e la loro conversione in proteine. Ciò garantisce che le cellule possano crescere e dividersi correttamente e alla fine morire. La spermina è anche centrale in un importante processo cellulare chiamato 'condensazione biomolecolare': in questo processo, alcune macromolecole, come proteine ​​e acidi nucleici, si segregano e si raccolgono all'interno della cellula sotto forma di goccioline, in modo che lì possano aver luogo importanti reazioni.

Per le malattie neurodegenerative come l'Alzheimer o il Parkinson, è stato dimostrato in precedenza che la spermina può proteggere le cellule nervose e alleviare la perdita di memoria legata all'età. Finora, tuttavia, mancava una comprensione più precisa di come la spermina interviene nei processi che danneggiano i nervi, comprensione che potrebbe consentire di trarre benefici medici.

Aiutare la rimozione dei rifiuti cellulari

Il gruppo di Jinghui Luo ha ora indagato più in dettaglio su questo. Oltre alla microscopia ottica, i ricercatori hanno usato anche la tecnica di diffusione SAXS alla Swiss Light Source del PSI per chiarire la dinamica molecolare di questi processi. Le indagini sono state condotte sia in un capillare di vetro (in vitro) che in un organismo vivente (in vivo). Il nematode C. elegans è servito come organismo modello.

È stato dimostrato che la spermina fa sì che le proteine ​​dannose si raccolgano e, in un certo senso, si aggreghino attraverso la condensazione biomolecolare. Ciò facilita un processo chiamato autofagia, che si verifica regolarmente nelle nostre cellule: le proteine ​​danneggiate o non necessarie vengono avvolte in piccole vescicole di membrana e degradate in modo sicuro con enzimi, un processo di riciclaggio naturale, in effetti.

"L'autofagia è più efficace nel gestire gruppi proteici più grandi", afferma l'autore senior dello studio Luo. "E la spermina è, per così dire, l'agente legante che unisce i fili. Ci sono solo forze elettriche debolmente attrattive tra le molecole, e queste le organizzano ma non le legano saldamente insieme. Il tutto può anche essere immaginato come un piatto di spaghetti. La spermina è come il formaggio che collega gli spaghetti lunghi e sottili senza incollarli insieme, rendendoli più facili da digerire".

Cercasi: la giusta combinazione di ingredienti

La spermina esercita un'influenza anche su altre malattie, incluso ad esempio il cancro. Anche in questo caso sono necessarie ricerche per chiarire i meccanismi in gioco, solo allora sarebbero concepibili approcci terapeutici basati sulla spermina. Oltre alla spermina esistono molte altre poliammine con importanti funzioni nell'organismo e sono quindi interessanti dal punto di vista medico. Pertanto la ricerca in questo settore ha un grande potenziale.

"Se comprendiamo meglio i processi sottostanti", dice Luo, "potremo cucinare piatti più gustosi e digeribili, per così dire, perché allora sapremo esattamente quali spezie, in quali quantità, rendono la salsa particolarmente gustosa".

In questa ricerca è stata usata anche l’intelligenza artificiale, perché può calcolare molto più rapidamente combinazioni promettenti di “ingredienti per la salsa” sulla base di tutti i dati disponibili. Luo osserva inoltre che anche le tecniche di misurazione di dispersione a risoluzione temporale e le scansioni ad alta risoluzione, che possono rappresentare tali processi in tempo reale e fino al livello subcellulare, sono importanti per questo e per gli studi successivi. Oltre al PSI, tali metodi sono disponibili solo in pochi altri impianti di sincrotrone nel mondo.