Immagine: la localizzazione della proteina nup98 (verde) nei nuclei (blu) delle cellule tumorali. Credito: Istituto Salk
Come un attore che eccelle sia nella commedia che nel dramma, le proteine possono anche svolgere più ruoli. Scoprire questi vari talenti può iaiutare i ricercatori a comprendere meglio il funzionamento interno delle cellule. La ricerca può anche portare a nuove scoperte sull’evoluzione e su come le proteine siano state conservate tra le specie per centinaia di milioni di anni.
In una nuova scoperta, un gruppo di ricercatori del Salk Institute ha scoperto nelle cellule di topo un ruolo precedentemente sconosciuto di una proteina chiamata nup98. Oltre ad aiutare a controllare il movimento delle molecole dentro e fuori il nucleo della cellula, queste proteine aiutano anche a dirigere lo sviluppo delle cellule del sangue, permettendo alle cellule staminali del sangue immature di differenziarsi in molti tipi di cellule mature specializzate.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto il meccanismo con cui – quando perturbato – questo processo di differenziazione può contribuire alla formazione di alcuni tipi di leucemia.
I risultati dello studio sono stati pubblicati in Genes & Development.
“Questa ricerca è stata davvero un tour de force”, afferma Martin Hetzer, Chief Science Officer del Salk e autore senior dello studio. “Tobias Franks, il mio ricercatore post-dottorato all’epoca e il primo autore del documento, hanno utilizzato un approccio che combina genomica, proteomica e biologia cellulare. Questo modello non è stato facile da studiare e hanno sviluppato alcune tecniche molto intelligenti in laboratorio per rispondere a diverse domande”.
( Vedi anche:La rottura proteica non corretta favorisce leucemia e cancro al cervello).
Per anni il laboratorio di Hetzer si è concentrato su una classe di proteine chiamate nucleoporine (nups in breve), che fanno parte del complesso dei pori nucleari. Questo complesso regola il traffico tra il nucleo della cellula, dove si trova il materiale genetico e il citoplasma, che contiene altre strutture cellulari. Ci sono circa 30 proteine nella famiglia delle nucleoporine e svolgono una serie di funzioni diverse oltre a formare il poro nucleare. Molte di esse sono note per agire come fattori di trascrizione: questo significa che aiutano a regolare quando e come i geni vengono tradotti in proteine.
La scoperta che nup98 ha questa funzione aggiuntiva non era del tutto inaspettata. Precedenti ricerche del laboratorio di Hetzer avevano scoperto che essa ha un ruolo nella regolazione genica in altri tipi di cellule. Ma il team di ricerca non conosceva la sua funzione nelle cellule ematopoietiche (sangue).
Inoltre, fino ad ora il meccanismo con cui nup98 regola la trascrizione non era noto. I ricercatiori hanno scoperto che la proteina agisce attraverso un collegamento con un complesso proteico chiamato Wdr82-Set1 / COMPASS che fa parte dell’apparato epigenetico della cellula. “Questo processo epigenetico aiuta a controllare quando i geni sono trascritti in proteine e quando la trascrizione è bloccata”, dice Hetzer, che è anche Presidente della Fondazione Jesse e Caryl Phillips.
Un’altra cosa che rende diverso dagli altri questo studio, è che è stato realizzato in cellule di topo piuttosto che in organismi modello più semplici come lieviti e moscerini della frutta. “Questa è la prima intuizione meccanicistica di come una di queste proteine nup funziona nei mammiferi”, aggiunge Hetzer. “Abbiamo solo toccato la superficie per scoprire come questo meccanismo conservato evolutivamente funziona nelle cellule dei mammiferi”.
Il lavoro futuro nel suo laboratorio estenderà lo studio di nup98 ai primati e agli umani.
Hetzer non ha piani immediati per utilizzare le proprie scoperte per lo sviluppo di farmaci nuovi per la leucemia, ma è probabile che altri possano cogliere questo aspetto della sua ricerca.
“L’interruzione del processo di differenziazione cellulare che contribuisce alla leucemia deriva da una singola fusione genica, quando due parti di cromosomi che non sono destinati ad agire l’uno sull’altro diventano collegate”, afferma il ricercatore che aggiunge: ” I cancri guidati da un singolo cambiamento genetico come questo, sono più facili da bloccare con i farmaci, rispetto ad un cancro guidato da molteplici alterazioni genetiche”.
Fonte: Salk Institute
