Un team guidato da biologi dell’Università Brown ha scoperto il modo in cui una specifica mutazione genetica sembra condurre alla mancanza di produzione di melanina sottostante una forma di albinismo.
La ricerca di recente pubblicazione, fornisce la prima dimostrazione di come una mutazione genetica associata ad una forma comune di albinismo porta alla mancanza di pigmenti di melanina che caratterizza la condizione.
Circa 1 su 40.000 persone in tutto il mondo sono affette dal tipo 2 di albinismo oculocutaneo, che ha diversi sintomi, dai capelli bianchi, alla colorazione della pelle, problemi di visione, ridotta protezione della pelle o tumori degli occhi causati dalla luce solare. Gli scienziati sanno da circa 20 anni che la condizione è legata a mutazioni nel gene che produce la proteina OCA2, ma non avevano ancora capito come le mutazioni porta a un deficit di melanina.
Nella nuova ricerca, un team guidato dai biologi dell’Università Brown, Nicholas Bellono e Elena Oancea, ha dimostrato che la proteina è necessaria per il corretto funzionamento di un canale ionico dei melanosomi ,che sono degli organelli, una piccola struttura della cellula in cui si produce e memorizza la melanina. Il canale ionico è come una porta che permette alle molecole di cloruro di far fluire le cariche elettriche dentro e fuori dal melanosoma. Quando il melanosoma manca di OCA2 o contiene OCA2 con una mutazione, si sviluppa l’albinismo. I ricercatori hanno trovato che in questo caso il flusso di cloruro non si verifica e il melanosoma non riesce a produrre melanina, forse perché la sua acidità rimane troppo elevata.
“La scoperta potrebbe ispirare un nuovo trattamento dell’ albinismo”, ha detto Elena Oancea, assistente professore di scienza medica e autore senior dello studio pubblicato sulla rivista eLife.
“Da un punto di vista terapeutico, ora abbiamo un canale che è un possibile bersaglio di farmaci”, ha continuato la ricercatrice. Un altro potenziale trattamento suggerito dalla ricerca, potrebbe essere alterare l’acidità dei melanosomi per compensare la mancanza della proteina.
Più in generale, lo studio è significativo anche per essere stato il primo a dimostrare che i canali ionici sono importanti per il corretto funzionamento dei melanosomi. Questo non era noto prima perché i melanosomi sono generalmente troppo piccoli per poter misurare le loro proprietà elettriche con la tecnica del “patch bloccaggio”, letture che i biologi usano per scoprire l’andirivieni – di correnti elettriche – di ioni nelle cellule, necessari per la corretta fisiologia della cellula.
“Penso che sia un grande passo in avanti, perché non solo abbiamo fatto progressi nella comprensione della funzione di una proteina importante nella pigmentazione, ma abbiamo aperto un nuovo modo di studiare il funzionamento del melanosoma”, ha detto Bellono, uno studente laureato e autore principale dell’articolo. “Non c’è stata molta ricerca sui canali ionici nel melanosoma, in precedenza”.
Poichè i melanosomi sono così piccoli, Oancea e Bellono hanno dovuto iniziare il loro studio dalla proteina OCA2 e le sue forme mutanti degli organelli del melanosoma, come l’endolysosome, che sono abbastanza grandi. Negli esperimenti in cui OCA2 ha espresso endolysosomes, ad esempio, i ricercatori hanno misurato le correnti relative al passaggio di ioni cloruro. Questo ha fornito la loro prima prova chiave che la proteina è associata con un canale ionico.
I ricercatori hanno usato l’endolysosomes anche per scoprire che la mutazione OCA2 V443I colpisce in particolare il canale ionico di cloruro. Tale mutazione diminuisce la corrente del canale ionico dell’ 85 per cento, rispetto alle versioni normali della proteina.
In un altro esperimento Oancea e Bellono hanno mostrato che l’espressione di OCA2 normale nelle endolysosomes, che sono organelli acidi, ha ridotto l’ acidità più di 6 sulla scala del pH, che è richiesto dai melanosomi perchè le tirosinasi proteine possano innescare la produzione di melanina.
Ma per capire veramente il ruolo di OCA2 e della mutazione V443I nell’ albinismo, i ricercatori avevano bisogno di osservare direttamente i melanosomi e per questo si sono rivolti al collega e co-autore Michael Marks, dell’Università della Pennsylvania che ha introdotto i melanosomi in una linea di cellule della pelle di topi mutanti che avevano insolitamente grandi melanosomi.
Esperimenti con grandi melanosomi hanno confermato il ruolo della mutazione V443I nel fallimento dei canali ionici di cloruro.
“L’attività OCA2 modula il contenuto di melanina dei melanosomi, molto probabilmente regolando il pH degli organelli”, hanno scritto i ricercatori in eLife.
Fonte In addition to Bellono, Oancea, and Marks, the paper’s other authors are Iliana Escobar of Brown and Ariel Lefkovith of Penn.
The National Institutes of Health (National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, National Eye Institute and the National Institute of General Medical Scienes), the National Science Foundation, and Brown University provided funding for the study.
