Ricerche

Un atlante fondamentale mostra che i lipidi si affidano a trasportatori specializzati per raggiungere i loro obiettivi cellulari.

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Oltre a fornire energia, i lipidi sono anche elementi costitutivi essenziali delle nostre membrane cellulari, ma, nonostante la loro importanza, li conosciamo ancora poco. Un team dell'Università di Ginevra (UNIGE) ha rivelato per la prima volta i segreti del loro trasporto all'interno delle cellule. Ogni lipide usa un numero limitato di proteine ​​per spostarsi dal luogo di produzione a quello di azione. Il team ha inoltre compilato un inventario delle proteine ​​coinvolte nel trasporto di centinaia di lipidi. Questi risultati, pubblicati su Nature, forniscono un quadro migliore del funzionamento delle nostre cellule, nonché di molti disturbi genetici e metabolici, come il diabete e il morbo di Alzheimer (MA).

I lipidi vengono spesso descritti come la riserva energetica del nostro organismo, ma questa definizione maschera la diversità delle loro funzioni: permettono l'assorbimento di alcune vitamine, vengono convertiti in ormoni e si assemblano in membrane complesse. La loro disfunzione è legata anche a malattie gravi come il MA, dove è alterata la composizione lipidica delle cellule nervose (neuroni e astrociti).

Per essere efficaci, i lipidi devono essere trasportati dal luogo in cui vengono prodotti a quello in cui sono necessari. A differenza delle proteine, non amano l'acqua e quindi non possono muoversi liberamente nell'ambiente acquoso della cellula. Hanno bisogno di trasportatori, proteine ​​di trasferimento, che possono proteggerli dall’esposizione diretta all’ambiente acquoso della cellula.

“Mentre il meccanismo generale è chiaro, rimane in gran parte sconosciuta l’identità dei trasportatori responsabili di ciascun lipide”, spiega Anne-Claude Gavin, prof.ssa ordinaria nel Dipartimento di Fisiologia e Metabolismo Cellulare dell’UNIGE, responsabile di questa ricerca avviata nel Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (EMBL). “Tuttavia, comprendere come si muovono i lipidi è essenziale per trattare meglio i disturbi che ne derivano”.

Identificare gli abbinamenti

I biologi dell'UNIGE hanno messo insieme più di cento proteine di trasferimento con centinaia di lipidi diversi. L’obiettivo era ottenere l’elenco più completo possibile delle 'coppie' formate tra ciascuna proteina e i lipidi che può trasportare. Per fare ciò, sono stati combinati due metodi sperimentali. Il primo, realizzato in provetta, fornisce un ambiente altamente controllato, mentre il secondo, che corrisponde più da vicino all'interno di una cellula, consente ai ricercatori di verificare come si formano questi legami in condizioni quasi reali. Si tratta di una prima mondiale su tale scala e ad un tale livello di complessità.

“Le 'coppie' identificate mostrano che le proteine ​​di trasferimento non sono 'autobus' in grado di trasportare la maggior parte dei lipidi, ma autisti privati ​​con caratteristiche specifiche”, spiega Anne-Claude Gavin.

Svelare i segreti dei lipidi

Questo inventario rappresenta un importante progresso nella nostra comprensione della biologia dei lipidi e apre innumerevoli strade alla ricerca. Sebbene alcuni dei principi che rendono possibile o impossibile l’accoppiamento lipide/proteina siano noti, resta da esplorare i meccanismi sottostanti specifici di ciascuna situazione. Gli scienziati dell'UNIGE, in collaborazione con la professoressa Nathalie Reuter dell'Università di Bergen in Norvegia, sono riusciti a determinare, con modelli matematici avanzati, come tre proteine ​​di trasferimento riconoscono, tra tutti i lipidi, quelli che effettivamente trasportano.

"Queste scoperte potrebbero in definitiva gettare nuova luce sui processi in atto in molti disturbi del metabolismo dei lipidi. Si tratta di malattie genetiche rare come la sindrome di Niemann-Pick, dove l'accumulo di grasso nelle cellule impedisce il funzionamento di molti organi, ma più comunemente, disordini metabolici come il diabete, o malattie neurodegenerative come il MA", conclude la ricercatrice.