Ricerche

Nell'ambito di uno sforzo di ricerca congiunta con l'Università del Michigan, gli scienziati del campus della Florida del The Scripps Research Institute hanno per la prima volta definita la struttura di uno dei motori più fondamentali della cellula, che è necessario per la crescita cellulare, in quanto si assembla dai suoi componenti.

Lo studio rivela una serie di meccanismi ridondanti che garantiscono la produzione di queste strutture critiche evitando passi falsi che potrebbero portare alla loro distruzione o alla produzione di blocchi cellulare errati. Questi risultati gettano nuova luce su un processo che è integralmente coinvolto in una serie di stati patologici, tra cui il cancro e l'Alzheimer.

Lo studio, pubblicato l'11 agosto 2011, nell'edizione anticipata online della rivista Science, rivela la struttura del montaggio intermedio della piccola subunità ribosomiale. I ribosomi, che sono grandi macchine macromolecolari, richieste per la crescita cellulare in tutti gli organismi, catalizzano la produzione di proteine in tutte le cellule. Leggono il codice genetico portato dal RNA messaggero, e poi catalizzano o traducono quel codice in proteine all'interno delle cellule, assemblandole da aminoacidi.

Capire il processo di assemblaggio dei ribosomi (che coinvolge quasi 200 proteine essenziali conosciute come "fattori di assemblaggio", in aggiunta alle quattro molecole di RNA ribosomiale e alle 78 proteine che fanno parte del ribosoma maturo) è una zona potenzialmente feconda di ricerca a causa dell'importanza del assemblaggio del ribosoma per la crescita cellulare. Il legame tra difetti di assemblaggio dei ribosomi e il cancro indica chiaramente questo percorso come un nuovo obiettivo per i farmaci anti-cancro.

In questo studio, gli scienziati hanno usato un microscopio crio-elettronico (in cui i campioni vengono studiati a temperature di -150° C) per studiare l'immagine della struttura del ribosoma 40S. "Questo è l'assemblaggio intermedio ribosomiale più definito che abbiamo mai avuto con vere informazioni strutturali sulla posizione di ciascun fattore di assemblaggio", ha detto Katrin Karbstein, professore associato alla Scripps Florida e uno degli autori senior dello studio. "Sarà utile per determinare quello che sta succedendo in quello che è ancora un processo relativamente sconosciuto".

Mentre la maggior parte dell'assemblaggio dei ribosomi avviene nel nucleolo (una struttura dell'acido nucleico-proteico all'interno del nucleo), il processo di maturazione finale avviene nel citoplasma, il comparto "generale" cellulare, dove avviene la traduzione delle proteine. Nel citoplasma, queste subunità ribosomiale premature incontrano grandi gruppi di subunità mature, RNA messaggero, e vari fattori di conversione. Questo spezzatino cellulare presenta una sfida unica, soprattutto per evitare al processo di traduzione di agire prematuramente sulla subunità, il che porterebbe alla loro rapida degradazione o alla produzione di proteine assemblate in modo errato, entrambi i processi con esiti potenzialmente letali per la cellula.

Il nuovo studio dimostra che che i fattori legati al montaggio cooperano tra loro con un approccio altamente ridondante e su più fronti per prevenire tali eventi, sorvegliando le subunità pre-40S per impedire loro di cadere vittima all'apparato traslazionale. "Pensavamo che il ruolo dei fattori di assemblaggio fosse quello di contribuire a maturare questa forma intermedia del ribosoma", ha detto Karbstein. "Ma la nostra nuova ricerca ha dimostrato che questi fattori di assemblaggio prevengono anche una serie di cose indesiderate. Se una di queste forme intermedie si lega prematuramente ad un RNA messaggero, non potrebbe esserci produzione di proteina, o peggio, potrebbe essere prodotta una proteina sbagliata portando alla morte cellulare precoce. E' importante notare che questo è un singolo fotogramma della fase finale dell'assemblaggio. Sappiamo meglio come funziona il processo, ma questo non è affatto una dichiarazione finale".

I primi autori dello studio sono Bethany S. Strunk di Scripps Research, e Cherisse R. Loucks e Min Su della University of Michigan. Altri autori includono Harish Vashisth, Shanshan Cheng, Justin Schilling, Charles L. Brooks III, e Georgios Skiniotis della University of Michigan. Lo studio è stato sostenuto dai National Institutes of Health e dalla National Science Foundation.

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Riferimento: BS Strunk, CR Loucks, M. Su, H. Vashisth, S. Cheng, J. Schilling, CL Brooks, K. Karbstein, G. Skiniotis. Ribosome Assembly Factors Prevent Premature Translation Initiation by 40S Assembly Intermediates. Science, 2011; DOI: 10.1126/science.1208245.

Pubblicato in ScienceDaily il 16 agosto 2011 - Traduzione di Franco Pellizzari.

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