Scoperto l'interruttore che spegne / accende l'invecchiamento cellulare

22 September 2014

Scienziati del Salk Institute hanno scoperto un interruttore cellulare di accensione/spegnimento che potrebbe essere la chiave per un invecchiamento sano.

Questo interruttore punta al modo di incoraggiare le cellule sane a continuare a dividersi e a generare, per esempio, nuovi polmoni o tessuti del fegato, anche in età avanzata.

Nuove cellule divise nel nostro corpo riforniscono costantemente i polmoni, la pelle, il fegato e gli altri organi. Tuttavia, la maggior parte delle cellule umane non possono dividersi all'infinito, e ad ogni divisione si accorcia un segnatempo cellulare alle estremità dei cromosomi.

Quando questo segnatempo, chiamato telomero, diventa troppo corto, le cellule non possono più dividersi, provocando la degenerazione di organi e tessuti, come spesso accade in età avanzata. Ma c'è un modo per aggirare questo conto alla rovescia: alcune cellule producono un enzima chiamato telomerasi, che ricostruisce i telomeri e permette alle cellule di dividersi indefinitamente.

In un nuovo studio pubblicato 19 settembre sulla rivista Genes and Development, gli scienziati del Salk Institute hanno scoperto che la telomerasi, anche quand'è presente, può essere disattiva.

"Studi precedenti avevano suggerito che, una volta assemblata, la telomerasi è disponibile ogni volta che è necessario", dice l'autore senior Vicki Lundblad, professore e titolare della cattedra «Ralph S. and Becky O'Connor» al Salk. "Siamo stati sorpresi di scoprire, invece, che la telomerasi ha ciò che è in sostanza un interruttore di spegnimento, per mezzo di cui si disassembla".

Capire come può essere manipolato questo interruttore "off", rallentando così il processo di accorciamento dei telomeri, potrebbe portare a trattamenti per le malattie dell'invecchiamento (rigenerando per esempio organi vitali più avanti nella vita).

La Lundblad e il primo autore e dottorando Timothy Tucey hanno condotto i loro studi nel lievito Saccharomyces cerevisiae, quello usato per fare il vino e il pane. In precedenza, il gruppo della Lundblad aveva usato questo semplice organismo unicellulare per rivelare numerose informazioni sulla telomerasi e gettare le basi per arrivare a risultati simili nelle cellule umane.

Può essere rilevante perché:

Il fattore di rischio principale per l'Alzheimer è l'invecchiamento.

Come è stato ipotizzato di diversi ricercatori, puntare ad un migliore invecchiamento generale, può essere una strategia più efficace per evitare o attutire l'impatto delle malattie legate (anche) all'invecchiamento.

"Volevamo studiare ogni componente del complesso della telomerasi, ma non si è rivelato un compito semplice", ha detto Tucey. Egli ha sviluppato una strategia che gli ha permesso di osservare ogni componente durante la crescita e la divisione cellulare con un'altissima risoluzione, portando ad una serie imprevista di scoperte su come, e quando, si assembla questa macchina dedicata al telomero.

Ogni volta che una cellula si divide, il suo intero genoma deve essere duplicato.Tucey ha scoperto che, mentre è in corso questa duplicazione, la telomerasi resta sospesa come un complesso in "premontaggio", mancando di una subunità molecolare cruciale. Ma quando il genoma è completamente duplicato, la subunità mancante unisce i suoi compagni per formare un complesso telomerasi completo e pienamente attivo; a quel punto la telomerasi può ricostituire le estremità erose dei cromosomi e garantire una divisione cellulare robusta.

Tucey e Lundblad hanno dimostrato però con sorpresa che, subito dopo che il complesso completo della telomerasi è stato assemblato, esso si smonta rapidamente per formare un complesso di "smontaggio" disattivo, spostando in sostanza l'interruttore sulla posizione "off".

Essi ipotizzano che questo percorso di smontaggio possa essere un mezzo per mantenere la telomerasi a livelli eccezionalmente bassi all'interno della cellula. Anche se i telomeri erosi nelle cellule normali possono contribuire al processo di invecchiamento, le cellule tumorali, al contrario, si basano su livelli elevati di telomerasi per garantire la loro crescita cellulare sregolata. L'interruttore "off" scoperto da Tucey e Lundblad può aiutare a mantenere l'attività della telomerasi al di sotto di questa soglia.

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Questa ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health, dalla Fritz B. Burns Foundation e dalla Rose Hills Foundation.

Fonte: Salk Institute for Biological Studies (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti: T. M. Tucey, V. Lundblad. Regulated assembly and disassembly of the yeast telomerase quaternary complex. Genes & Development, 2014; DOI: 10.1101/gad.246256.114

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