Scoperti nuovi enzimi essenziali per la funzione cellulare

I medici hanno a lungo trattato attacchi di cuore, migliorato i sintomi dell’asma e curato l’impotenza, aumentando i livelli di una singola molecola nel corpo: l’ossido nitrico.

La piccola molecola può cambiare il funzionamento delle proteine, ma la nuova ricerca descritta in Molecular Cell suggerisce che integrare l’ossido nitrico – NO – è solo il primo passo.

I ricercatori hanno scoperto enzimi precedentemente sconosciuti nel corpo che convertono NO in molecole “stopgap” – SNOs – che quindi modulano le proteine. Gli enzimi recentemente scoperti aiutano NO ad avere ruoli diversi nelle cellule e possono anche essere i principali bersagli terapeutici per trattare una serie di malattie.

“La scoperta rappresenta un cambio di paradigma per i biologi nel campo”, afferma lo studio condotto da Jonathan Stamler, Professore di medicina presso la Case Western Reserve University School of Medicine e President, University Hospitals, Harrington Discovery Institute.

“L’ossido di azoto è stato implicato praticamente in tutte le funzioni cellulari e troppo o troppo poco ossido di azoto è ampiamente implicato nelle malattie, tra cui l’Alzheimer, insufficienza cardiaca, cancro, asma e infezione”, ha spiegato il ricercatore. “Il punto di vista prevalente nel campo è che ilivelli di NO sono determinati dall’attività degli enzimi che producono NO, chiamati NO synthases.Tuttavia, i nuovi risultati suggeriscono che NO synthases operano in accordo con due nuove classi di enzimi che attaccano NO per indirizzare le proteine ​​e aumentare la capacità di centinaia di enzimi che mediano la segnalazione basata su NO “.

( Vedi anche:L’inibizione di alcuni enzimi nella cellula può impedire la proliferazione del cancro).

Gli enzimi lavorano insieme per controllare le proteine ​​attraverso un processo chiamato S-nitrosilazione. Stamler e colleghi descrivono una reazione a catena. Innanzitutto, NO synthases NO. Quindi, una nuova classe di enzimi – SNO synthases – converte NO in SNOs, che si legano alle proteine ​​e modulano la loro funzione. Una terza classe trasferisce gli SNOs ad altre proteine ​​che controllano numerose altre funzioni cellulari, tra cui la crescita, il movimento e il metabolismo, e proteggono anche le cellule dalle lesioni. Senza SNO synthas, le cellule non possono usare NO. E ci sono potenzialmente centinaia di diversi enzimi che generano SNO e che producono migliaia di SNO diversi.

“Questo studio apre il campo a nuove conoscenze e opportunità, in quanto centinaia di enzimi possono effettuare segnalazioni all’interno delle cellule attraverso questo processo, ognuno di questi enzimi potrebbe essere potenzialmente mirato specificamente nella malattia”, ha detto Stamler.

Con così tanti enzimi nel nuovo modello, ora ha senso perché i farmaci che aumentano i livelli di NO non sono intercambiabili. “Il presupposto è che tutti lavorino allo stesso modo per aumentare  NO”, ha detto Stamler. “La somministrazione di NO non può replicare la funzione degli SNOs eseguita da questi nuovi enzimi”.

Lo studio pionieristico spiega infine come NO possa avere così tante funzioni diverse nelle cellule. Convertendo NO in diversi SNOs, le cellule possono ottenere risultati diversi.

” Il prossimo passo sarà l’identificazione di singole SNO sintetiche in diversi tessuti e dei loro ruoli specifici nella malattia”, afferma Stamler. I nuovi enzimi potrebbero servire come bersagli terapeutici per gli sviluppatori di farmaci. Ad esempio, l’eccessiva S-nitrosilazione è fortemente associata alle malattie di Alzheimer e Parkinson, ma NO è necessario anche per le normali funzioni cerebrali, inclusa la memoria.

“Il presupposto è che bisogna bloccare la produzione di NO per evitare che ciò accada, ma i trattamenti non funzionano”, ha affermato. Poiché NO ha effetti così vasti all’interno delle cellule, il blocco ha effetti collaterali importanti. Con il nuovo modello, i ricercatori potrebbero indirizzare SNOs specifiche per la malattia che lavorano a valle di NO.

“Ora sappiamo che possiamo bloccare la nitrosilazione S senza alterare la produzione di NO“, ha detto Stamler. “Questo fornisce un nuovo orizzonte di opportunità terapeutiche e cambia la prospettiva sul campo”.

Fonte: Case Western Reserve University