(Parkinson-Immagine: le interruzioni nella fissione dei mitocondri, le strutture all’interno delle cellule che producono energia, sono alla base di una miriade di altri disturbi, tra cui cancro, diabete e malattie cardiache. Credito: National Institutes of Health).
Lo studio condotto dall’UCLA sul meccanismo che causa la scissione dei mitocondri potrebbe essere un passo verso una potenziale cura per il Parkinson.
Mentre gli scienziati lavorano per trovare una cura per il morbo di Parkinson, una linea di ricerca emersa si concentra sui mitocondri, le strutture all’interno delle cellule che producono energia. La salute di queste strutture è mantenuta attraverso un sistema di controllo della qualità che bilancia due processi opposti: la fissione – un mitocondrio che si divide in due – e la fusione – due che diventano uno.
Quando c’è un problema con la fissione, quel sistema è sbilanciato. Le conseguenze possono includere malattie neurodegenerative, come il morbo di Parkinson e altre gravi condizioni.
Da anni, gli scienziati sanno che una particolare proteina, chiamata Drp1, è un regolatore principale della fissione mitocondriale, ma poco si sa su come Drp1 è controllato da altre proteine. I processi essenziali in biologia sono governati da complesse reazioni a catena biochimiche tra tali proteine. Gli scienziati chiamano queste reazioni a catena vie di segnale.
Ora, una collaborazione di ricerca guidata da ricercatori dell’UCLA ha portato nuova luce sui meccanismi che controllano Drp1 e la fissione dei mitocondri. I risultati potrebbero far avanzare la lotta contro il Parkinson e una varietà di altre malattie.
Lo studio, pubblicato il 24 marzo 2022 su Nature Communications, ha scoperto che una proteina nell’uomo chiamata CLUH agisce per attirare Drp1 nei mitocondri e innescare la fissione. Negli esperimenti con i moscerini della frutta geneticamente modificati con un analogo per il morbo di Parkinson, il team ha dimostrato che il danno della malattia potrebbe essere invertito aumentando la quantità di una proteina che gli scienziati chiamano “senza indizi”, che è l’equivalente del moscerino della frutta di CLUH.
“Con un percorso di importanza critica come Drp1, potrebbero esserci più proteine che potremmo utilizzare per intervenire e infine controllare il morbo di Parkinson”, ha affermato il Dottor Ming Guo, l’autore corrispondente dello studio e Professore di neurologia e farmacologia molecolare e medica presso la David Geffen School of Medicine dell’UCLA. “Quando abbiamo modificato CLUH nelle mosche, i sintomi analoghi al morbo di Parkinson sono migliorati sostanzialmente”.
La ricerca di Guo si concentra sulle condizioni neurodegenerative, ma le interruzioni nella fissione dei mitocondri sono alla base di una serie di altri disturbi, tra cui cancro, diabete e malattie cardiache, nonché alcuni difetti dello sviluppo che portano alla morte dei bambini.
“Questi risultati dovrebbero fornire informazioni significative alla comunità scientifica, non solo per comprendere i principi fondamentali della biologia, ma anche per migliorare la salute umana”, ha affermato Guo, che è anche membro del California NanoSystems Institute presso l’UCLA.
I ricercatori hanno studiato complesse reazioni a catena biochimiche nei moscerini della frutta, nelle colture cellulari umane e tra le proteine in un ambiente privo di cellule. Gli ambienti privi di cellule consentono agli scienziati di osservare le interazioni tra le proteine in un contesto semplice.
Guo e i suoi colleghi hanno scoperto che la perdita di CLUH ha provocato nelle cellule umane mitocondri che sembravano essere più lunghi, mentre grandi quantità di proteine CLUH hanno provocato mitocondri frammentati. Guo ha detto che i mitocondri più lunghi probabilmente derivano da una fissione insufficiente e quelli frammentati da una fissione eccessiva.
I moscerini della frutta che erano stati geneticamente modificati per non essere all’oscuro – una manipolazione che riduce drasticamente la loro durata di vita – vivevano fino a quattro volte più a lungo quando i ricercatori hanno somministrato più proteine Drp1. Quella sorprendente ripresa ha indicato che la capacità di fissione mitocondriale funziona attraverso Drp1.
Il team ha inoltre dimostrato che CLUH nelle cellule umane reclutano Drp1 fluttuante dall’interno di una cellula per indurla ad attaccarsi ai recettori sulla superficie dei mitocondri. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che CLUH nelle cellule umane aiuta a tradurre le istruzioni genetiche presenti nell’RNA messaggero nella proteina per i recettori Drp1 sulla superficie dei mitocondri. Più recettori Drp1 disponibili significano che più Drp1 possono essere reclutati per innescare la fissione.
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Il gruppo di ricerca di Guo sta continuando a studiare come CLUH controlla la fissione mitocondriale e il suo impatto sulla salute delle cellule e dell’organismo.
“In futuro, speriamo di identificare un meccanismo con una precisione tale da colpire il morbo di Parkinson, in modo che i pazienti possano trarre il massimo beneficio”, ha affermato.
Riferimento: “Clueless/CLUH regola la fissione mitocondriale promuovendo il reclutamento di mitocondri da Drp1 a 6” di Huan Yang, Caroline Sibilla, Raymond Liu, Jina Yun, Bruce A. Hay, Craig Blackstone, David C. Chan, Robert J. Harvey e Ming Guo, 24 marzo 2022, Nature DOI: 10.1038/s41467-022-29071-4
Il primo autore dello studio è Huan Yang, un ricercatore post-dottorato dell’UCLA. Altri autori sono Jina Yun, ex ricercatrice post-dottorato dell’UCLA; Caroline Sibilla, ex studentessa laureata al National Institutes of Health; Raymond Liu, Bruce Hay e David Chan del Caltech; il Dottor Craig Blackstone della Harvard Medical School; e Robert Harvey della University of Sunshine Coast in Australia.
Fonte:Nature
