Le lipoproteine a bassa densità (LDL), comunemente note come colesterolo cattivo, sono da tempo sotto gli occhi degli scienziati come una delle principali cause delle malattie cardiache. Ma questi microscopici guastafeste hanno nascosto i loro meccanismi interni dietro un labirinto di complessità. Cioè, fino ad ora.
ln un nuovo studio pubblicato su Nature, i ricercatori dell’Università del Missouri hanno, per la prima volta, rivelato la forma e la struttura specifiche di una delle proteine più importanti, ma complesse del corpo: ApoB100. “Agendo come una specie di esoscheletro molecolare, questa proteina avvolge le particelle LDL, consentendo loro di viaggiare attraverso il flusso sanguigno”, hanno scoperto i ricercatori.
Questa scoperta potrebbe un giorno portare alla progettazione di nuovi farmaci che prendono di mira l’LDL, offrendo trattamenti più mirati per il colesterolo alto e le malattie cardiache e riducendo potenzialmente gli effetti collaterali di farmaci ampiamente prescritti, come le statine.
Strumenti principali per una proteina microscopica
I ricercatori Zachary Berndsen e Keith Cassidy sono stati reclutati al Mizzou per le loro conoscenze sulla microscopia crioelettronica, una tecnica che utilizza gli elettroni per determinare la struttura tridimensionale delle molecole biologiche.
Questa competenza, unita a significativi investimenti infrastrutturali presso Mizzou, in particolare nell’Electron Microscopy Core presso l’edificio Roy Blunt NextGen Precision Health, ha reso possibile la loro ultima scoperta.
“Questi microscopi crioelettronici ci consentono di vedere le cose con una risoluzione molto più elevata rispetto ai microscopi tradizionali, familiari alla maggior parte di noi”, ha affermato Berndsen, Professore associato presso la Facoltà di Medicina della MU.
“Invece di vedere semplicemente la forma di una cellula, ad esempio, questi strumenti ci permettono ora di vedere la forma delle singole proteine, che sono migliaia di volte più piccole di una cellula tipica, ed è così che abbiamo fatto la nostra recente scoperta. Ciò che questa tecnologia significa per il progresso scientifico è incredibile e siamo grati che Mizzou abbia investito sia in noi che nella nostra ricerca“, ha aggiunto Berdsen.
Dopo che Berndsen, un biochimico, ha utilizzato il microscopio crioelettronico alto quasi due piani per scoprire la struttura dell’ApoB100, il suo coautore, Cassidy, un fisico del College of Arts and Science, ha tracciato un quadro ancora più dettagliato della proteina utilizzando una combinazione di intelligenza artificiale e la collezione di supercomputer ad alta potenza della Mizzou chiamata Hellbender, che consente ai ricercatori di elaborare enormi quantità di dati a velocità record.
“Pensiamo spesso che il colesterolo sia una cosa puramente cattiva, ma in generale è una molecola molto utile e benefica coinvolta in numerosi processi importanti in tutto il corpo, come la produzione di ormoni e il mantenimento della fluidità della membrana cellulare”, ha affermato Cassidy, Professore associato di fisica biologica.
“Integrando una rete neurale AI chiamata AlphaFold con le immagini della microscopia crioelettronica, siamo stati in grado di ottenere un’immagine ancora più dettagliata e ad alta risoluzione della struttura di ApoB100. Idealmente, questo può portare a trattamenti più mirati che riducono i rischi correlati alle malattie cardiache senza interferire con tutti i benefici che il colesterolo porta in tutto il corpo“.
Scienza di base, impatto globale
“La scoperta non solo aiuta i ricercatori a comprendere meglio gli aspetti fondamentali del metabolismo dei grassi e del colesterolo, ma potrebbe anche portare allo sviluppo di test e trattamenti migliori e più specifici per il colesterolo “cattivo“, ha affermato Berndsen.
“I metodi più comuni per testare i livelli di colesterolo al momento non sono molto specifici“, ha affermato. “In futuro, se potessimo testare quante copie di questa ApoB100 sono presenti nel sangue, questo sarebbe un indicatore più accurato del rischio di malattie cardiache”.
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Sia Berndsen che Cassidy hanno una storia familiare di malattie cardiache, la principale causa di morte nel mondo, quindi la loro ricerca è personale.
“Stiamo cercando di colmare il divario tra la scienza di base che stiamo facendo ora e i benefici per la salute applicati in futuro“, ha affermato Berndsen. “Il nostro lavoro può aiutare a migliorare la salute del pubblico in generale, quindi è molto gratificante fare ciò che facciamo”.
Fonte:Nature