Ricerche

Non solo pulito, immacolato: come riassettano le cellule

Non solo pulito, immacolato: come riassettano le celluleLe cellule devono anche eliminare la spazzatura. Il processo cellulare che lo fa – l’autofagia - può essere visto come rifiuti di imballaggio (rosso) in un sacchetto (verde) e monitorato in cellule vive al microscopio (in alto a destra). Il coordinatore chiave di questa "raccolta rifiuti" cellulare è la proteina Atg1. Quando il team di Claudine Kraft ha abolito la capacità dell’Atg1 di codificare un componente della "borsa dei rifiuti", le cellule non erano più in grado di impacchettare i loro rifiuti (in basso a destra). Copyright: Daniel PapinskiNuove scoperte del team di Claudine Kraft dei Max F. Perutz Laboratories (MFPL) dell'Università di Vienna e dell'Università di Medicina di Vienna ci fanno capire meglio come le cellule smaltiscono i propri rifiuti.


Il malfunzionament di questo processo è collegato all'Alzheimer e al cancro. Lo studio è stato pubblicato online sulla rivista scientifica Molecular Cell.


Autofagia: come le cellule riassettano l'ambiente

Ci sono molti spot pubblicitari per prodotti che pretendono di rendere più facile il lavoro impopolare delle pulizie. Ma non è solo il nostro ambiente a dover essere mantenuto pulito. Anche le nostre cellule hanno bisogno di riassettare. Il processo cellulare corrispondente è chiamato autofagia, in cui l'azione coordinata di un insieme di proteine rimuove dalla cellula il materiale danneggiato o patogeno, come i batteri. Allo stesso tempo l'autofagia aiuta anche le cellule a sopravvivere in tempi di fame, riciclando le componenti stesse delle cellule per produrre energia, come le stazioni di riciclaggio in una città.


Il giocatore centrale dell'autofagia: Atg1
Da qualche tempo i ricercatori sanno che il coordinatore chiave dell'autofagia è la proteina Atg1. Tuttavia è poco chiaro come fa esattamente il suo lavoro l'Atg1, nonostante gli sforzi di molti gruppi di ricerca in tutto il mondo. Ora, il team di Claudine Kraft dei Max F. Perutz Laboratories (MFPL) dell'Università di Vienna ha dimostrato che l'Atg1 modifica una serie di proteine con una sequenza di riconoscimento specifico.


In collaborazione con i colleghi Gustav Ammerer dell'MFPL e Ben Turk dell'Università di Yale, ha non solo decifrato la sequenza di riconoscimento, ma ha anche determinato le proteine cellulari che contengono in realtà questa sequenza. Una in particolare, l'Atg9, ha catturato l'interesse dei ricercatori, in quanto non è solo un componente conosciuto della "borsa dei rifiuti" cellulare, ma contiene anche addirittura sei di quelle sequenze di riconoscimento specifiche.


Daniel Papinski, primo autore dello studio, spiega: "Ogni cellula contiene stazioni di riciclaggio specializzate. Al fine di smaltire i suoi rifiuti, una cellula ha bisogno di impacchettarli, come mettere spazzatura in un sacchetto. Questo sacco della spazzatura cellulare può quindi essere portato alla stazione di riciclaggio cellulare, dove i rifiuti sono suddivisi in parti riutilizzabili". L' Atg9 è essenziale per questo processo.


Come coordina l'Atg1 l'imballaggio dei rifiuti cellulari?
Per testare come l'Atg1 regola precisamente il confezionamento dei rifiuti cellulari, i ricercatori hanno alterato le sequenze di riconoscimento dell'Atg9. Essi hanno scoperto che in questo caso, l'Atg1 non riesce a modificare l'Atg9 e non avviene l'autofagia, e quindi non avviene nessun smaltimento dei rifiuti cellulari. "Questo scenario è simile a quello delle cellule che non hanno proprio macchinari per smaltire i rifiuti", dice Claudine Kraft, autrice principale dello studio.


Successivi esperimenti hanno rivelato che, dopo la modifica effettuata dall'Atg1, l'Atg9 recluta altre proteine, un'interazione per garantire che i rifiuti cellulari siano impacchettati e smaltiti. In modo involontario, i ricercatori hanno salvato l'esperimento cruciale e più emozionante per ultimo.


Il metodo che hanno usato è stato descritto solo pochi mesi fa e permette di monitorare, dal vivo al microscopio, il modo in cui le cellule impacchettano i loro rifiuti. Daniel Papinski dice: "Quando abbiamo esaminato le cellule che contenevano l'Atg9 con una sequenza di riconoscimento alterata, che l'Atg1 non può modificare, abbiamo osservato che l'impacchettamento dei rifiuti cellulari si è interrotto prematuramente. Pertanto, il corretto funzionamento di Atg1 e Atg9 è fondamentale nelle prime fasi del processo di smaltimento dei rifiuti, quando la spazzatura viene messa nei «sacchetti»".


Capire in dettaglio tali eventi cellulari fondamentali è essenziale per lo studio di malattie che vanno di pari passo con questi processi - nel caso di autofagia si tratta di Alzheimer e cancro - e contribuire, nel lungo periodo a trattare meglio o addirittura a prevenire queste malattie.

 

 

 

 

 

 


FonteUniversity of Vienna.

Riferimenti:  Daniel Papinski, Martina Schuschnig, Wolfgang Reiter, Larissa Wilhelm, Christopher A. Barnes, Alessio Majolica, Isabella Hansmann, Thaddaeus Pfaffenwimmer, Monika Kijanska, Ingrid Stoffel, Sung Sik Lee, Andrea Brezovich, Jane Hua Lou, Benjamin E. Turk, Ruedi Aebersold, Gustav Ammerer, Matthias Peter, Claudine Kraft. Early Steps in Autophagy Depend on Direct Phosphorylation of Atg9 by the Atg1 Kinase. Molecular Cell, 2014; DOI: 10.1016/j.molcel.2013.12.011

Pubblicato in medienportal.univie.ac.at (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

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