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Identificati meccanismi che causano l'accumulo di proteine nell'Alzheimer
Un team di ricercatori della Case Western Reserve University ha compiuto un passo importante verso la comprensione dei meccanismi coinvolti nella formazione di grandi grumi di proteine tau, un segno distintivo del morbo di Alzheimer (MA) e di molti altri disturbi neurodegenerativi.
Le loro scoperte, appena pubblicate su Proceedings of the National Academy of Sciences, possono aiutare a comprendere meglio il processo patologico, e forse portare allo sviluppo di farmaci per curare malattie cerebrali così devastanti. L'autore senior è Witold Surewicz, professore di fisiologia e biofisica della Facoltà di Medicina, le coautrici sono Solomiia Boyko, dottoranda, e Krystyna Surewicz, ricercatrice associata senior.
Il MA è caratterizzato dalla morte delle cellule nervose nel cervello, con conseguente perdita progressiva di memoria e declino cognitivo. Più di 5 milioni di persone negli Stati Uniti soffrono di MA e questo numero dovrebbe triplicare entro il 2050, secondo l'Alzheimer’s Association. Non esiste una cura per questa malattia devastante.
Nel MA, iniziano a formarsi grumi di una proteina tau ('grovigli neurofibrillari') all'interno delle cellule nervose del cervello. Grovigli simili di tau, che si diffondono tra le cellule nervose, sono associati anche a una serie di altre malattie neurodegenerative, chiamate nell'insieme 'tauopatie', che includono il morbo di Pick, la demenza frontotemporale, la paralisi sopranucleare progressiva e l'encefalopatia traumatica cronica.
Studi recenti hanno dimostrato che, come alcune altre proteine, la tau può subire la fase di separazione liquida-liquida, un processo che porta alla formazione di goccioline simili a liquidi contenenti proteine altamente concentrate. Si ritiene che questo fenomeno (che assomiglia alla separazione tra olio e acqua quando vengono miscelati) sia importante per le normali funzioni delle cellule. Tuttavia, in determinate condizioni, questa separazione all'interno delle cellule può anche avere conseguenze patologiche.
Il nuovo studio stabilisce un legame critico tra questi due fenomeni (fase separazione liquida-liquida tau e formazione di grovigli), dimostrando che l'ambiente delle goccioline liquide facilita notevolmente l'aggregazione della tau in strutture fibrillari simili a quelle che si trovano nel cervello di chi ha il MA.
I ricercatori descrivono anche il meccanismo con cui questa fase di separazione liquida-liquida regola l'aggregazione quando sono presenti diverse varianti della proteina tau. In particolare, gli autori mostrano che, a causa delle proprietà uniche delle goccioline liquide, la presenza di una variante tau più corta e ad aggregazione lenta inibisce l'aggregazione di una variante di aggregazione più lunga e normalmente veloce, rallentando il processo complessivo di formazione del groviglio.
Questo nuovo meccanismo di regolazione può avere un ruolo importante nel determinare l'esito clinico della malattia, poiché il rapporto di queste due varianti di tau nel cervello varia sostanzialmente nelle diverse tauopatie. Ad esempio, il MA è solitamente caratterizzato da una proporzione uguale di entrambe le isoforme tau, mentre i grovigli fibrillari nella paralisi sopranucleare progressiva e nella malattia di Pick consistono in gran parte nella variante più lunga e più corta, rispettivamente.
"Anche se i risultati attuali forniscono nuove interessanti intuizioni sulla formazione di grumi patologici di proteina tau", ha detto Surewicz, "il nostro studio era limitato agli esperimenti con proteine purificate in provetta. Il passo successivo è verificare questi risultati in modelli cellulari e animali della malattia".
Fonte: Case Western Reserve University (> English) - Traduzione di Franco Pellizzari.
Riferimenti: Solomiia Boyko, Krystyna Surewicz, Witold Surewicz. Regulatory mechanisms of tau protein fibrillation under the conditions of liquid–liquid phase separation. PNAS, 2020, DOI
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