Ricerche

Un team di ricerca di Friburgo e Francoforte ha scoperto come le cellule riconoscono e scompongono internamente i rifiuti. I risultati sono rilevanti per lo sviluppo di terapie per malattie come l'Alzheimer.

Al microscopio a fluorescenza la molecola ATG11 (verde) forma piccole goccioline sulla superficie di un aggregato proteico (blu). Fonte: Mariya Licheva / University of Freiburg

Nelle nostre cellule avviene sempre un riciclo: in un processo chiamato autofagia, i componenti cellulari che non sono più necessari sono racchiusi da membrane e scomposti nei loro elementi di base. Questo processo vitale impedisce la formazione di aggregati dannosi e rende nuovamente disponibili i nutrienti.

Un team di ricerca guidato dalla prof.ssa Claudine Kraft dell'Università di Friburgo e dal dott. Florian Wilfling del Max Planck Institute of Biophysics di Francoforte ha ora scoperto le condizioni necessarie per l'avvio dell'autofagia. Sono anche riusciti a creare artificialmente queste condizioni e quindi a innescare la degradazione di molecole altrimenti non degradabili nelle cellule di lievito.

Puntare l'autofagia in questo modo è un approccio promettente per promuovere la degradazione di aggregati che possono altrimenti formare placche nelle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, nonché per migliorare l'efficacia dei trattamenti per il cancro. Lo studio è stato pubblicato su Nature Cell Biology.

Interazioni molecolari deboli essenziali per l'inizio dell'autofagia

Affinché avvenga la degradazione dei componenti cellulari attraverso l'autofagia, devono prima essere riconosciuti come rifiuti. Questo viene fatto da recettori e altre molecole adattatrici. Tuttavia, finora non era chiaro esattamente come queste molecole innescano i passaggi successivi.

"Ora abbiamo dimostrato che i recettori devono legarsi debolmente al materiale per essere eliminati e iniziare l'autofagia", spiega la Kraft. "Se si legano con troppa forza, il processo non si attiva".

Ciò che inizialmente suona controintuitivo è stato spiegato dai ricercatori con l'aiuto di simulazioni al computer ed esperimenti su cellule di lievito e cellule umane in coltura cellulare: il legame debole fa rimanere mobili i recettori e forma gruppi casuali.

"Quando è stato raggiunto il punto di concentrazione critica, si verifica la separazione di fase: le molecole adattatrici si uniscono e formano una goccia, come olio sull'acqua", spiega Wilfling. "Un tale accumulo liquido ha proprietà fisiche diverse rispetto alle singole molecole che fungono da piattaforma flessibile per tutte le altre molecole coinvolte nell'autofagia".

Possiamo controllare il processo artificialmente

Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno introdotto particelle di virus nelle cellule di lievito che le cellule non sono normalmente in grado di scomporre. Modificando le particelle di virus in modo che i recettori dell'autofagia potessero legarsi debolmente ad esse, i ricercatori sono riusciti a innescare la degradazione della proteina virale.

Tuttavia, se modificavano la superficie in modo che i recettori si legassero fortemente ad essa, non aveva luogo alcun degrado. "Questo risultato è promettente perché mostra che possiamo intervenire specificamente nell'autofagia delle molecole di trasporto merci delle cellule viventi", concludono gli autori.