(Autofagia-Immagine:una vescicola Atg9 funge da piattaforma per il reclutamento del macchinario autofagico. Forma quindi un seme per la formazione di un autofagosoma attorno al carico accettando i lipidi che vengono trasferiti dalla proteina Atg2 dal reticolo endoplasmatico vicino (ER). Credito: Verena Baumann).
L’autofagia è una via di degradazione lisosomiale per la rimozione di materiale citoplasmatico danneggiato e superfluo. Questa “raccolta dei rifiuti” riordina le nostre cellule. Se qualcosa non va secondo i piani, possono svilupparsi malattie gravi come l’Alzheimer o il Parkinson. La facoltà di biologa molecolare alla Sascha Martens dell’Università di Vienna insieme a partner internazionali – ricercatori dell’Università della Pennsylvania, della Monash University, del Max Planck Institute of Biophysics di Francoforte e dell’UC Berkeley – sta studiando il processo associato allo smaltimento dei rifiuti cellulari: l’autofagia.
Martens e il suo team hanno recentemente pubblicato nuovi risultati su questi meccanismi su Nature Communications e sul Journal of Biological Chemistry.
Con lo studio di un minuscolo meccanismo che si verifica ogni millisecondo in ogni singola cellula del nostro corpo, il team internazionale di ricercatori sta contribuendo a creare le basi per il trattamento delle malattie neurodegenerative. Il processo chiave che gli scienziati studiano in questo contesto è il sistema di smaltimento dei rifiuti cellulari. Dopotutto, anche le nostre cellule producono continuamente ‘rifiuti’.
Autofagia
Un’elaborata forza di sorveglianza molecolare identifica le sostanze sospette (componenti cellulari rotti, proteine coagulate o agenti patogeni) e ne avvia la rimozione: vengono confezionate in un “sacchetto”(una doppia membrana che avvolge i rifiuti) e portate nel “cestino per il riciclaggio” della cellula (il lisosoma). Lì, i componenti cellulari danneggiati vengono decomposti e riciclati. Questo processo di autopulizia della cellula è chiamato autofagia, che in greco significa “autodivorare”. “Ed è un macchinario perfettamente funzionante e auto-organizzato”, afferma Sascha Martens, biologo molecolare e leader del sottogruppo dell’Università di Vienna. Lui e i colleghi vogliono capire in dettaglio come le molecole cooperano nella produzione degli autofagosomi perché è da qui che le malattie si avviano.
A caccia delle basi molecolari per Alzheimer e Parkinson
L’Alzheimer spesso si sviluppa nei nostri corpi per decenni senza essere notato, fino a quando non si manifestano i primi sintomi e la malattia può essere finalmente diagnosticata. La proteina tau è fortemente sospettata di causare la forma più comune di demenza in tutto il mondo. La proteina forma aggregazioni allungate nelle nostre cellule neurali. Questi aggregati vengono solitamente rilevati e degradati dal macchinario dell’autofagia. Questo processo è molto simile nel Parkinson, la seconda malattia che il team di Martens studia in relazione al sistema di smaltimento dei rifiuti cellulari.
Vedi anche:L’autofagia è la chiave per una vita più sana?
Il Parkinson è una delle malattie neurodegenerative più comuni in cui si verifica un errore nello smaltimento dei mitocondri danneggiati, i fornitori di energia nelle nostre cellule, in una parte specifica del cervello responsabile del rilascio del messaggero chimico della dopamina. A lungo termine, questo provoca i sintomi tipici del Parkinson: i pazienti non riescono più a controllare i propri movimenti, i muscoli si irrigidiscono e tremano anche a riposo.
Gli esperti delle strutture proteiche hanno sede nell’Hurley Lab dell’UC Berkeley; la manipolazione delle cellule avviene presso la Monash University intorno a Michael Lazarou; il team di neurobiologia è guidato da Erika Holzbaur presso l’Università della Pennsylvania e i ricercatori sotto la guida di Gerhard Hummer del Max Planck Institute of Biophysics hanno preparato i modelli. Sascha Martens e il suo team dell’Università di Vienna sono specializzati nella ricostituzione del meccanismo dell’autofagia in laboratorio.
Spiegano gli autori:
“L’autofagia è una via di degradazione lisosomiale per la rimozione di materiale citoplasmatico danneggiato e superfluo. Ciò si ottiene mediante il sequestro di questo materiale di carico all’interno di vescicole a doppia membrana chiamate autofagosomi. La formazione di autofagosomi è mediata dal macchinario autofagico conservato. Nell’autofagia selettiva, questo macchinario, inclusa la proteina transmembrana Atg9, viene reclutato in materiale di carico specifico tramite recettori del carico e la proteina dello scaffold Atg11/FIP200. I dettagli molecolari dell’interazione tra Atg11 e Atg9 non sono chiari e non è ancora noto come sia regolato il reclutamento di Atg9. In questo studio impieghiamo la spettroscopia NMR del dominio disordinato N-terminale di Atg9 (Atg9-NTD) per mappare la sua interazione con Atg11 rivelando che coinvolge due brevi peptidi”.
Diverse proteine sono coinvolte nel processo di autofagia. In oltre 10 anni di ricerca, Sascha Martens e il suo team dedicato sono riusciti a isolare dozzine di questi componenti e sono stati in grado di ricapitolare i primi passi nella formazione dell’autofagosoma. Seguendo il principio della modularità, ora i ricercatori vogliono decifrare i prossimi passaggi centrali di questo intelligente macchinario che riordina le nostre cellule.
