Le proteine ​​recentemente identificate, chiamate proteine ​​CUET (dagli adattatori Cue5/Tollip, in rosso), riconoscono gli aggregati proteici patologici (rifiuti cellulari), compresi quelli delle malattie neurodegenerative umane. Le proteine ​​CUET si associano anche a strutture cellulari specifiche che puntano l'intero complesso verso la stazione di smaltimento e riciclaggio dei rifiuti cellulari, il lisosoma. (Fonte: Stefan Jentsch © MPI of Biochemistry)Molte malattie neurodegenerative umane, tra cui l'Alzheimer, il Parkinson e l'Huntington, ma anche l'invecchiamento, sono collegate ad un accumulo di proteine ​​anormali ed aggregate nelle cellule.

La «spazzatura» cellulare di questo tipo può essere rimossa dalle cellule inviandola ad una stazione di riciclaggio cellulare chiamata lisosoma.

Gli scienziati dell'Istituto Max Planck di Biochimica di Martinsried in Germania, hanno ora scoperto una nuova famiglia di proteine ​​di supporto, che riconoscono i rifiuti proteici cellulari marcati e li guidano in modo efficiente ai lisosomi per essere scomposti e successivamente riciclati nei loro componenti riutilizzabili.

I risultati di questo studio, appena pubblicato sulla rivista Cell, sono fondamentali per capire come le cellule rimuovono i rifiuti cellulari e apriranno nuove strade per gli studi volti a combattere le malattie neurodegenerative.

Le proteine, i componenti del nostro corpo che eseguono, controllano ed organizzano praticamente tutte le funzioni nelle nostre cellule, sono fatti di stringhe di aminoacidi, che - come un origami - sono piegate in strutture tridimensionali specifiche e complesse in base alla funzione prevista. Tuttavia, poiché la piegatura e il mantenimento di tali strutture sono molto sensibili allo stress cellulare o ambientale, le proteine ​​possono potenzialmente piegarsi male o formare grumi (aggregati).

Tali rifiuti proteici indesiderati possono essere tossici per le cellule e perfino portare alla loro morte. Poiché molte malattie neurodegenerative umane sono note per essere collegate ad un accumulo di aggregati proteici anormali, la scienza di base (cercando di capire come le cellule rimuovono l'immondizia cellulare) è elementare per progettare strategie per  prevenire o curare potenzialmente tali disturbi.

Gli scienziati del laboratorio di Stefan Jentsch del MPIB hanno ora usato con successo il lievito di birra per individuare nuovi percorsi di smaltimento dei rifiuti cellulari. Kefeng Lu, ricercatore post-dottorato dalla Cina, ha scoperto una nuova classe di proteine ​di supporto (definite proteine ​​CUET), presente sia nel lievito che negli esseri umani, che riconoscono la spazzatura cellulare marcata per l'eliminazione con una etichetta apposta nella forma della proteina esistente ubiquitariamente chiamata «ubiquitina».

È importante sottolineare che queste proteine ​​di supporto, recentemente identificate, incanalano la spazzatura cellulare in un percorso «auto-digerente» (autofagia) verso il lisosoma, un compartimento delle cellule dedicato alla scomposizione e al riciclaggio.

Gli scienziati del Max Planck sono riusciti anche a dimostrare che una proteina tossica legata alla proteina «huntingtina» anomala, che forma aggregati, dei pazienti con la malattia neurodegenerativa di Huntington, è distrutta efficacemente dal percorso recentemente identificato. L'importanza di questo percorso è che esso sembra specifico delle proteine ​​aggregate come l'huntingtina e sembra essere più potente dei meccanismi di smaltimento dei rifiuti cellulari scoperti in precedenza.

Poiché il meccanismo di smaltimento cellulare identificato opera anche nel lievito, le ricerche dovranno ora sfruttare appieno le sue potenti possibilità sperimentali per indagare ulteriormente questo percorso. Un'analisi dettagliata di questo meccanismo sarà fondamentale per capire come le proteine ​​che formano aggregati portano alle malattie umane e può aiutare a sviluppare i concetti per la possibile prevenzione delle malattie.

Fonte:  Max Planck Institute of Biochemistry  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:  Kefeng Lu, Ivan Psakhye, Stefan Jentsch. Autophagic Clearance of PolyQ Proteins Mediated by Ubiquitin-Atg8 Adaptors of the Conserved CUET Protein Family. Cell, 2014; DOI: 10.1016/j.cell.2014.05.048

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