Man mano che gli strumenti per studiare la biologia migliorano, i ricercatori stanno iniziando a scoprire dettagli nelle microproteine, piccoli componenti che sembrano essere la chiave di alcuni processi cellulari, compresi quelli coinvolti nel cancro. Le proteine sono costituite da catene di aminoacidi collegati e la proteina umana media contiene circa 300 aminoacidi. Le microproteine invece, hanno meno di 100 aminoacidi.
Una di queste microproteine è la microproteina 54 chiamata PIGBOS, che come dimostrato dagli scienziati del Salk, contribuisce a mitigare lo stress cellulare. Il lavoro, pubblicato il 25 ottobre 2019, sulla rivista Nature Communications, indica che PIGBOS potrebbe essere un bersaglio per le malattie umane.
“Questo studio è entusiasmante perché lo stress cellulare è importante in una serie di malattie diverse, tra cui il cancro e la neurodegenerazione“, afferma il Professor Salk Alan Saghatelian, co-corrispondente autore dello studio. “Comprendendo i meccanismi alla base di queste malattie, pensiamo che avremo una possibilità migliore di curarle”.
Lo studio è iniziato quando il ricercatore post dottorato del Salk e il primo autore Qian Chu hanno rilevato PIGBOS nei mitocondri, piccoli organelli che alimentano importanti funzioni cellulari. Chu si chiedeva quale potesse essere il ruolo di PIGBOS. Sapeva che non sarebbe stato facile trovare la risposta. I ricercatori avevano precedentemente notato il gene che poteva codificare per PIGBOS, ma nessuno sapeva dove trovare la proteina o cosa faceva nelle cellule.
Il team ha contattato l’autore corrispondente Uri Manor, Direttore del Core Facility di biofotonica di Waitt presso il Salk. Il team di Manor utilizza strumenti come i tag delle proteine fluorescenti per localizzare le proteine e vedere cosa stanno facendo nelle cellule.
“Ora abbiamo davvero gli strumenti sofisticati per sondare le interazioni tra le proteine e vedere come funzionano e come sono regolate”, afferma Manor.
Ma Manor si è imbattuto in un blocco quando ha provato ad attaccare un tag comune, chiamato proteina fluorescente verde (GFP) a PIGBOS. La microproteina era troppo piccola rispetto alle dimensioni del GFP. Il team di Manor ha risolto questo problema provando un approccio meno comune chiamato split GFP, in cui ha fuso solo una piccola parte di GFP, chiamata beta filamento, con PIGBOS.
Alla fine, i ricercatori hanno potuto vedere PIGBOS e studiare come interagiva con altre proteine. Mentre mappavano la posizione di PIGBOS, si sono resi conto che si trovava sulla membrana esterna dei mitocondri, pronta a entrare in contatto con le proteine di altri organelli. Sono rimasti sorpresi nel vedere PIGBOS interagire con una proteina chiamata CLCC1, che fa parte di un organello chiamato reticolo endoplasmatico (ER).
“PIGBOS è come una connessione per collegare mitocondri ed ER insieme”, afferma Chu. “Non lo avevamo mai visto prima nelle microproteine - ed è raro da solo nelle proteine normali”.
I ricercatori hanno scoperto che PIGBOS comunica effettivamente con CLCC1 per regolare lo stress. Senza PIGBOS, l’ER ha maggiori probabilità di sperimentare stress, il che porta a una catena di eventi in cui la cellula tenta di eliminare le proteine dannose deformate (chiamate risposta proteica non spiegata). Se la cellula non riesce a smaltire queste proteine, inizierà una sequenza di autodistruzione e morirà.
Gli scienziati non si aspettavano di scoprire il ruolo di una proteina mitocondriale nella risposta proteica spiegata. Questa nuova comprensione di PIGBOS apre le porte a future terapie che possono colpire lo stress cellulare.
“In futuro, potremmo considerare in che modo PIGBOS è coinvolto in malattie come il cancro”, afferma Chu”.
I ricercatori sono interessati a studiare i ruoli di altre proteine mitocondriali nello stress ER e ad esplorare come PIGBOS funziona in un modello animale. Il team sta anche avanzando nel caratterizzare il vasto elenco di microproteine che possono essere cruciali nella biologia cellulare.
“Le microproteine rappresentano un campo nascente”, afferma Saghatelian. “Ma penso che questo lavoro abbia davvero influito sulla nostra comprensione dell’impatto che le microproteine possono avere sulla biochimica e sulla biologia cellulare”.
Fonte, Nature
