Studiando i meccanismi dell’infezione da antrace, gli scienziati dell’EPFL hanno scoperto due proteine coinvolte nel controllo dei livelli di colesterolo nella membrana delle nostre cellule.
"Il nostro lavoro mostra come un complesso al centro della cellula, la regione di interazione ER-Golgi, controlli il colesterolo della membrana plasmatica, essenziale per molte funzioni cellulari e addirittura indispensabile per la vita multicellulare", spiega il professor Gisou van der Goot della Facoltà di Scienze della Vita dell’EPFL. Il suo team, in collaborazione con quello di Giovanni D’Angelo all’EPFL, ha pubblicato uno studio che rivela come gli agenti patogeni sfruttino un processo cellulare chiave per intossicare le cellule.
Poiché gli agenti patogeni si sono evoluti per dirottare molti dei processi cellulari dei loro ospiti, lo studio delle interazioni ospite-patogeno ci permette di comprendere meglio i processi biologici fondamentali. In questo studio, gli scienziati hanno scoperto che l’interazione tra due organelli chiave della cellula, il reticolo endoplasmatico e l’apparato di Golgi, è fondamentale per sapere quali lipidi sono presenti nella membrana cellulare. Entrambi gli organelli svolgono un ruolo fondamentale nella sintesi di nuove proteine e nel loro trasporto all’interno della cellula.
I ricercatori hanno studiato quali proteine sono importanti per l’ingresso della tossina del batterio Bacillus anthracis nella cellula. Per farlo, hanno esaminato una libreria di 1.500 geni tradizionalmente coinvolti nell’organizzazione degli organelli della cellula e della sua membrana.
Infezione da antrace e siti di contatto ER-Golgi
La tossina dell’antrace è composta da tre subunità: un antigene protettivo che le permette di legarsi ai recettori della cellula bersaglio e due subunità enzimatiche, il fattore letale e il fattore edematoso, responsabili del danno alla cellula.
Quando viene secreto, l’antigene protettivo legge due recettori sulla membrana cellulare. Viene quindi scisso dall’enzima furina prima di unirsi ad altri antigeni protettivi per formare un poro. Questo poro permette ai fattori letali ed edematosi di entrare nella cellula, dove causano danni. Sebbene questo processo sia abbastanza ben strutturato, non si sa quali molecole nella cellula facilitino tutte le sue fasi.
Dall’antrace alla scoperta biologica
I dati genetici esaminati hanno identificato due geni e le relative proteine, chiamati TMED2 e TMED10, che si trovano nei siti di contatto ER-Golgi, una posizione molto inaspettata quando si studia una tossina che ha origine all’esterno della cellula.
Quando gli scienziati hanno ridotto i geni TMED2 e TMED10, la tossina dell’antrace ha perso la sua capacità di formare pori. Inoltre, l’analisi approfondita ha rivelato una novità in termini di biologia cellulare di base: le due proteine organizzano grandi supercomplessi proteici nei siti di contatto tra le membrane ER-Golgi, responsabili del trasferimento del colesterolo tra i due organelli. Se questo trasferimento non avviene, il colesterolo non raggiunge mai la membrana cellulare, ma viene immagazzinato nelle goccioline di grasso.
"Nel complesso, questo studio sull’avvelenamento da antrace ha rilevato che il rimodellamento della composizione lipidica alle interfacce ER-Golgi controlla completamente la formazione di nanodomini di membrana funzionali sulla superficie cellulare", concludono gli autori dello studio.
Altri collaboratori
- Istituto Friedrich Miescher per la ricerca biomedica (FMI)
- Università di Basilea
Fondazione nazionale svizzera per la scienza (FNS)
RiferimentiMuhammad U. Anwar, Oksana A. Sergeeva, Laurence Abrami, Francisco S. Mesquita, Ilya Lukonin, Triana Amen, Audrey Chuat, Laura Capolupo, Prisca Liberali, Giovanni D’Angelo, F. Gisou van der Goot. Le proteine TMED2 e TMED10, localizzate nell’ER-Golgi, controllano la formazione di nanodomini lipidici della membrana plasmatica. Developmental Cell 28 settembre 2022. DOI: 10.1016/j.devcel.2022.09.004
