Ricercatori della Virginia Commonwealth University (CVU) che studiano un agente molecolare chiave chiamato Hsp70, responsabile dell'omeostasi delle proteine, hanno scoperto come si unisce con un'altra molecola responsabile del trasferimento intracellulare di energia per migliorare l'attività e l'efficienza, dettagli che in precedenza non erano chiari.
Le proteine da shock termico, in particolare le proteine da shock termico a 70-kilodalton (Hsp70), sono importanti per i processi cellulari come la piegatura proteica e la protezione delle cellule dallo stress. Sono anche coinvolte in assemblaggio, degradazione e trasporto delle proteine. In precedenza si era scoperto il contributo degli squilibri nella omeostasi della proteina all'insorgenza di malattie neurodegenerative e tumori.
Nello studio, pubblicato questa settimana nell'edizione anticipata on line di Nature Structural & Molecular Biology, una pubblicazione della stessa famiglia di Nature, i ricercatori hanno condotto un'analisi biochimica della struttura per capire come la legatura allosterica dell'ATP apre il sito che vincola i polipeptidi. Per fare il suo lavoro di regolare il legame ai substrati polipeptidici mal ripiegati, l'Hsp70 prende l'energia dal processo di idrolisi dell'ATP, molecola responsabile del trasferimento intracellulare di energia.
Il gruppo ha scoperto che, quando l'Hsp70 si lega all'ATP, esso promuove l'apertura allosterica del sito di legame del polipeptide. "A causa dei loro ruoli essenziali nel traffico di proteine e nel loro corretto ripiegamento (visto che le proteine mal piegate possono disturbare la funzione delle cellule), le Hsp70 sono indissolubilmente legate allo sviluppo di tumori, invecchiamento e malattie neurodegenerative", spiega Liu Qinglian, Ph.D., professore assistente del Dipartimento di Fisiologia e Biofisica nella Scuola di Medicina della VCU. "Capire le proprietà strutturali a livello atomico e il funzionamento molecolare delle Hsp70, costituirà la base per la progettazione di farmaci a piccole molecole efficienti e potenti, per modulare specificamente la funzione delle Hsp70. I farmaci a piccole molecole possono diventare trattamenti innovativi ed efficaci per i tumori o per le malattie neurodegenerative".
Liu dice che l'analisi strutturale e biochimica del team ha rivelato come le Hsp70 usano l'ATP per aprire il loro sito di legame al substrato del peptide e quindi regolano la loro capacità nel legare i substrati peptidici. "Questi risultati ci aiutano a capire a livello atomico come funzionano le Hsp70 nel mantenere il benessere delle proteine cellulari, come la piegatura, l'assemblaggio, il trasporto e il degrado", ha detto Liu.
Secondo Liu, il lavoro futuro perterà il gruppo in due direzioni. Primo, sulla base di questo lavoro pubblicato, il loro obiettivo è progettare modulatori specifici e potenti per le Hsp70 e testare il loro potenziale nel trattamento di tumori o malattie neurodegenerative. Un secondo obiettivo sarà studiare come le Hsp70 collaborano con le loro partner Hsp40 per raggiungere l'attività ottimale nel mantenimento dell'omeostasi delle proteine.
Fonte: Virginia Commonwealth University.
Riferimento: Ruifeng Qi, Evans Boateng Sarbeng, Qun Liu, Katherine Quynh Le, Xinping Xu, Hongya Xu, Jiao Yang, Jennifer Li Wong, Christina Vorvis, Wayne A Hendrickson, Lei Zhou, Qinglian Liu. Allosteric opening of the polypeptide-binding site when an Hsp70 binds ATP. Nature Structural & Molecular Biology, 2013; DOI: 10.1038/nsmb.2583
Pubblicato in Science Daily il 30 Maggio 2013 (> English version) - Traduzione di Franco Pellizzari.
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