Ricerche
CHIP: il 'guardiano' delle funzioni del cervello
Da sinistra: Dan Liebler, Ph.D., Simona Codreanu, Ph.D., BethAnn McLaughlin, Ph.D., e la studente laureata Amy Palubinsky, il team che ha scoperto una neuroprotezione cruciale che potrebbe impedire le neurodegenerazioni. (Foto: Ama Winland)I mitocondri non sono solo i principali produttori di energia della cellula, ma sono anche dei tutofare.
Quando vanno fuori fase, la cellula non può più funzionare normalmente.
L'insufficienza mitocondriale nel cervello può preparare il terreno per il Parkinson, l'Alzheimer e altre forme di neurodegenerazione.
Fortunatamente c'è un gruppo di "guardiani notturni", proteine che controllano la funzione mitocondriale e suonano l'allarme se un mitocondrio non fa il suo lavoro e deve essere sostituito.
Una di queste proteine, chiamata CHIP, è essenziale per il mantenimento della salute mitocondriale. Quando la CHIP è assente o carente, le cellule nervose non possono recuperare quando, per esempio, un ictus interrompe la fornitura di ossigeno e glucosio.
Il ruolo critico della CHIP è stato segnalato di recente sulla rivista Antioxidants and Redox Signaling da ricercatori della Vanderbilt University. Il loro rapporto ha stimolato gli sforzi per sviluppare farmaci che migliorano la CHIP e aiutano ad accelerare il recupero da un ictus e dopo una neurochirurgia, e per prevenire lo sviluppo di malattie neurodegenerative.
"Se fossimo in grado di fare un lavoro migliore per conservare questi mitocondri ... avremmo uno strumento molto, molto potente", ha detto l'autrice senior Bethann McLaughlin, PhD, assistente professore di Neurologia e Farmacologia.
Tra i principali risultati, gli autori hanno scoperto "profondi deterioramenti" sia a livello anatomico che biochimico nei topi senza il gene CHIP. Sono più piccoli dei loro fratellini normali, le loro zampe posteriori sono deboli, e muoiono giovani. "Hanno 30 giorni e sembrano essere di 150 giorni", ha detto la McLaughlin.
Usando una tecnica di spettrometria di massa sviluppata dal co-autore Dan Liebler, PhD, pioniere di proteomica della Vanderbilt e dai suoi colleghi, la studentessa laureata Amy Palubinsky ha confermato per la prima volta che la CHIP va nei mitocondri quando le cellule sono stressate dalla mancanza di ossigeno, per esempio.
Ha anche scoperto che, in assenza di CHIP, le cellule nervose di questi animali sono molto più vulnerabili alla deprivazione di ossigeno e glucosio e sono "cariche" di proteine danneggiate che ne compromettono il funzionamento. La Palubinsky è il primo autore della ricerca.
La Palubinsky ha detto che i cambiamenti cellulari osservati nei topi senza CHIP sono gli stessi di quelli che il suo gruppo ha già rilevato in campioni umani post mortem provenienti da persone che avevano avuto ictus o "attacchi ischemici transitori", che interrompono l'apporto di ossigeno e glucosio al cervello. "Questo ci dà un nuovo modello di sistema per esaminare più in profondità, e vedere quali sono, i meccanismi", ha detto.
Il team della Vanderbilt sta attualmente collaborando con il farmacista Jason Gestwicki, PhD, dell'Università della California di San Francisco, per testare potenziali farmaci migliorativi della CHIP che lui ha sviluppato. "Ci stiamo muovendo per testare ciò nelle cellule, e in modelli animali di ictus e Parkinson", ha detto la McLaughlin.
Stanno lavorando anche con David Charles, MD, professore di Neurologia della Vanderbilt e pioniere nella stimolazione cerebrale profonda per alleviare i sintomi del Parkinson, per sviluppare test di scansione in grado di individuare i cambiamenti nei mitocondri prima che le cellule muoiano.
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Altri co-autori sono Gregg Stanwood, Ph.D., professore associato aggiunto di Farmacologia e Simona Codreanu, Ph.D., istruttore di ricerca in Biochimica, entrambi della Vanderbilt; Robert Singer, MD, del Dartmouth College; Jeannette Stankowski, PhD, ora alla Mayo Clinic di Jacksonville in Florida; e Cozette Kale, che ha conseguito la laurea alla Vanderbilt. La ricerca è stata finanziata dalla Walter e Suzanne Scott Foundation e dal National Institutes of Health, tra gli altri.
Fonte: Bill Snyder in Vanderbilt University (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Amy Marie Palubinsky, Jeannette Nicole Stankowski, Alixandra Cozette Kale, Simona G Codreanu, Robert J Singer, Daniel C Liebler, Gregg D Stanwood, BethAnn Marie McLaughlin. CHIP is an Essential Determinant of Neuronal Mitochondrial Stress Signaling. Antioxidants & Redox Signaling, 2015; 150127063122002 DOI: 10.1089/ars.2014.6102
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