Ecco come le cellule gettano i rifiuti, ovvero le proteine danneggiate

Eric Strieter dell’Università del Massachusetts Amherst, ha condotto un nuovo studio in cui, assieme al suo team, ha scoperto come un enzima, noto come UCH37, regola il sistema di gestione dei rifiuti delle cellule.

Strieter, si è dichiarato estremamente soddisfatto dello scoperta che ha definito sensazionale, ed ha dichiarato che “ci sono voluti otto anni per capirlo, e sono molto orgoglioso di questo lavoro. Abbiamo dovuto sviluppare molti nuovi metodi e strumenti per capire quale fosse il ruolo questo enzima”.

Il ruolo degli enzimi spazzini nelle cellule

I biologi molecolari erano già a conoscenza di un enzima di grandi dimensioni, una proteasi chiamata proteasoma, il quale è responsabile della degradazione della stragrande maggioranza delle proteine all’interno di una cellula e che può essere formato da circa 40 proteine. E, da oltre 20 anni, è noto che al proteasoma si associa un enzima regolatore noto come UCH37, ma sino ad ora il suo ruolo era del tutto sconosciuto.

Sembra che il ruolo di questo enzima sia quello di consentire il processo di degradazione di una proteina chiamata ubiquitina. Questa proteina è responsabile delle modifiche apportate a molte altre proteine e si automodifica producendo una vasta gamma di catene che talvolta possono avere ramificazioni anche molto estese. Il ruolo di UCH37 è proprio quello di intervenire sulle catene dell’ubiquitina, favorendone la degradazione.

Uno spunto per future cure contro il cancro

Dato che le cellule tumorali sono strettamente dipendenti dal proteasoma per la loro proliferazione, Strieter ritiene che questo studio potrebbe condurre ad un nuovo metodo di trattamento del cancro. “Molte cellule tumorali sono essenzialmente dipendenti dalla funzione del proteasoma. Le sue cellule producono proteine a una velocità così elevata che vengono commessi errori e, se questi non vengono eliminati, le cellule non possono funzionare.”

“Poiché UCH37 aiuta a eliminare le proteine, potrebbe essere un utile bersaglio terapeutico da aggiungere agli inibitori del proteasoma che hanno già avuto successo nei test clinici”.

Il ruolo dell’enzima UCH37 nelle cellule

Per condurre la loro ricerca, il team ha generato un ampia gamma di catene di ubiquitina per poi poter osservare le interazioni e le attività dell’enzima UCH37 con esse, in un ambiente controllato. I ricercatori hanno così scoperto alcune delle funzioni di questo enzima.

Dopo di ciò le stesse ricerche sono state condotte in un ambiente meno omogeneo, grazie ad alcune tecniche di spettrometria di massa di, grazie alle quali sono stati in grado di caratterizzare l’architettura delle catene di ubiquitina. I ricercatori hanno ottenuto anche in questo ambiente meno controllato, gli stessi risultati per le attività dell’enzima UCH37 nella cellula.

Come ultimo step, i chimici hanno utilizzato lo strumento di editing genico CRISPR per rimuovere UCH37 dalle cellule e misurare l’impatto di UCH37 sulla degradazione mediata dal proteasoma in vitro e nelle cellule.

Hanno così scoperto che UCH37 “rimuoveva i branchpoint dalle catene di ubiquitina per aiutare a degradare le proteine. Si potrebbe pensare che rimuovendo il segnale per il loro degrado, questo sarebbe stato compromesso. Ma non è andata così”.

Negli esperimenti futuri, Strieter e colleghi sperano di esplorare ulteriormente il processo di degradazione e di apprendere più in dettaglio come UCH37 riesce a regolare la funzione cellulare.

Foto di Arek Socha da Pixabay