Studio: le cellule inviano squadre di manutenzione per riparare le fabbriche di proteine ​​danneggiate

JUPITER, Florida — In una scoperta fondamentale per il funzionamento interno delle cellule, gli scienziati hanno scoperto che se lo stress ossidativo danneggia le fabbriche di proteine ​​chiamate ribosomi, le squadre di riparazione potrebbero intervenire per aiutare a riparare il danno in modo che il lavoro possa riprendere rapidamente.

La scoperta, riportata venerdì sulla rivista Molecular Cell, potrebbe avere implicazioni sul cancro, sul processo di invecchiamento, sulla crescita e sullo sviluppo, ha affermato l'autore principale dello studio, la biologa molecolare Katrin Karbstein, Ph.D., professore presso The Herbert Wertheim UF Scripps Istituto per l'innovazione e la tecnologia biomedica.

"Letteralmente più della metà della massa di tutte le cellule sono ribosomi", ha detto Karbstein. "Se non hai abbastanza ribosomi, o se non funzionano correttamente, le proteine ​​non vengono prodotte correttamente e questo può portare a tutte queste malattie. Sappiamo che i difetti nel meccanismo dei ribosomi si trovano in tutte le cellule tumorali, per esempio. "

Negli esseri umani, una singola cellula può avere 10 milioni di ribosomi che ronzano, assemblando le proteine ​​indicate nei geni, un amminoacido alla volta. Sebbene molte cose possano danneggiarle – infezioni, luce ultravioletta, radiazioni o stress ossidativo – le cellule hanno una notevole capacità di proteggersi. Spesso gli articoli danneggiati vengono etichettati per la distruzione, tagliati e riciclati. Tuttavia, poiché è così importante avere ribosomi in gran numero, distruggere ogni ribosoma danneggiato è problematico.

In uno studio sulle cellule di lievito, Karbstein e colleghi hanno scoperto che i ribosomi hanno una risposta alternativa al danno da stress ossidativo. Lo stress ossidativo si verifica nelle cellule quando le molecole di ossigeno altamente reattive prodotte dal processo di metabolismo energetico devono trovare posti stabili dove atterrare. Spesso questi luoghi stabili risiedono all’interno delle proteine. L'introduzione dell'ossigeno in eccesso può alterare e danneggiare le proteine.

Gli scienziati hanno scoperto che i ribosomi riparano questo danno indesiderato con molecole aiutanti, che agiscono come accompagnatori, scortando il segmento danneggiato lontano dalla cellula. Il danno viene rapidamente riparato e il ribosoma torna in azione. La cellula evita così il processo più intenso di dover scomporre e ricreare ribosomi completamente nuovi, e rischia di avere un'improvvisa perdita del suo pool di ribosomi.

"In genere, quando le proteine ​​vengono rotte, la cellula semplicemente le degrada. Il ribosoma è un complesso molto grande di RNA e proteine, quindi forse se una sezione si rompe non vorrai buttare via tutto", ha detto Karbstein. "È come cambiare una gomma a terra, piuttosto che comprare una macchina nuova."

Altri autori dello studio includono il primo autore Yoon-Mo (Jason) Yang, Ph.D.; Kate Carroll, Ph.D.; e Youngeun Jung, Ph.D., anche lui del Wertheim UF Scripps Institute, oltre a Daniel Abegg, Ph.D., e Alexander Adibekian, Ph.D., ora dell'Università di Chicago.

Questo lavoro è stato sostenuto dalla sovvenzione R01GM145886 (AA), F32-GM139302 (YY), R35-GM136323 (KK), R01GM102187 (KSC) del National Institutes of Health e dalla sovvenzione HHMI Faculty Scholar 55108536 (KK).

Stacey S. DeLoye ricopre il ruolo di Direttore delle comunicazioni per la ricerca biomedica UF Scripps a Jupiter, in Florida. È entrata a far parte del team di UF Health nell'aprile del 2022, quando l'ex Scripps...Leggi di più