Un team dell’Università di Ginevra ha identificato un meccanismo chiave nella regolazione dei microtubuli, le vie di comunicazione interne delle nostre cellule.

Tumori, malattie degenerative: la deregolazione delle vie di comunicazione interne alle nostre cellule è alla base di molte patologie. I microtubuli, microscopici filamenti proteici, svolgono un ruolo cruciale nel controllo di questi scambi. Tuttavia, i loro meccanismi rimangono poco conosciuti. Un team dell’Università di Ginevra ha identificato un nuovo processo, che coinvolge due proteine, che regola la loro crescita. La scoperta di questo meccanismo apre prospettive senza precedenti per lo sviluppo di nuovi trattamenti in grado di agire nel cuore delle cellule. I risultati sono pubblicati nei Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Proprio come una città ha bisogno di reti di trasporto fluide per il suo scambio e sviluppo, le cellule hanno bisogno di "strade" interne microscopiche per garantire il loro approvvigionamento, la loro crescita e la loro divisione. Queste "strade" sono chiamate "microtubuli". Hanno la forma di lunghi filamenti proteici che formano lo scheletro della cellula. Problemi nella regolazione dei microtubuli possono portare a malattie come il cancro e alcuni disturbi neurodegenerativi.
Capire come funzionano - e in particolare i meccanismi che controllano e regolano la loro crescita - è quindi fondamentale. Sebbene negli ultimi quarant’anni siano stati compiuti progressi significativi in questo campo, la complessità di questo sistema continua a richiedere un’intensa attività di ricerca.
Due proteine chiave
L’ultimo lavoro di Charlotte Aumeier, professore assistente presso il Dipartimento di Biochimica della Facoltà di Scienze dell’Università di Ginevra, fornisce nuove informazioni sul funzionamento del microtubulo. Mostra come due proteine specifiche, CLIP-170 e EB3, subiscano una separazione di fase liquido-liquido all’estremità del microtubulo durante la sua crescita. In altre parole, queste due proteine si separano dal mezzo liquido cellulare per formare una seconda fase liquida sulla punta del microtubulo, come una goccia d’olio nell’acqua.
I microtubuli sono strutture dinamiche che vengono continuamente costruite e scomposte. Questo fenomeno di separazione di fase a livello del microtubulo aumenta la concentrazione di proteine, tra cui la tubulina, e stimola in modo significativo il tasso di crescita dei microtubuli, riducendo al contempo gli eventi di depolimerizzazione, cioè gli eventi in cui il microtubulo decade", spiega Charlotte Aumeier, ultima autrice dello studio. Questo meccanismo sembra quindi controllare la dinamica dei microtubuli cellulari in modo molto concreto.
Azione concertata
Julie Miesch, dottoranda nel laboratorio di Charlotte Aumeier e prima autrice dello studio, spiega che "è la sinergia tra CLIP-170 e EB3 a garantire la regolazione della crescita dei microtubuli, grazie a un meccanismo di separazione di fase liquido-liquido". Preso singolarmente, CLIP-170 non ha alcuna interazione con la tubulina. Quanto a EB3, sebbene sia in grado di interagire con la tubulina, forma solo piccoli aggregati sulla superficie. La combinazione di queste due proteine permette di regolare localmente la velocità di crescita dei microtubuli.
Il ruolo di queste due proteine è stato osservato in vitro e poi in cellula utilizzando una combinazione di due metodi, la microscopia di fluorescenza a riflessione interna totale e la microscopia confocale ad alto rendimento, disponibili presso la piattaforma ACCESS GENEVA dell’Università di Ginevra.
Questi risultati evidenziano un nuovo livello di regolazione nel controllo della dinamica dei microtubuli. Ciò apre la possibilità di nuovi bersagli per lo sviluppo di nuove terapie antitumorali. Questa scoperta promette di ampliare ulteriormente la nostra comprensione e la nostra capacità di agire nel cuore dei processi cellulari.
5 settembre 2023