Gli amiloidi sono aggregati proteici che possono formarsi nell’organismo e che talvolta portano a condizioni come il morbo di Alzheimer. Queste fibrille possono assumere forme multiple, note come "polimorfi", rendendo difficile la comprensione del loro ruolo nella salute e nella malattia. La loro capacità di trasformarsi in strutture diverse le rende interessanti e complesse da studiare.
Nonostante la loro importanza, i meccanismi precisi alla base del polimorfismo amiloide rimangono poco conosciuti. Tradizionalmente, gli scienziati hanno riconosciuto due tipi principali di struttura amiloide: nastri contorti e fibrille elicoidali. Tuttavia, questa visione si sta ampliando man mano che le nuove ricerche rivelano una maggiore complessità.
Le fibrille amiloidi possono comparire con un gran numero di molecole diverse, come l’insulina. Studiando le fibrille di insulina, gli scienziati dell’EPFL e del Politecnico di Zurigo hanno compiuto un importante passo avanti nella comprensione del polimorfismo amiloide. Il loro lavoro mostra che le fibrille amiloidi di insulina possono attorcigliarsi e ripiegarsi in forme complesse a "curvatura mista", intrecciando filamenti proteici più piccoli in un modo sovrapposto noto come "intreccio gerarchico di protofilamenti".
Questa ricerca è stata condotta dai team di Giovanni Dietler e Henning Stahlberg dell’EPFL e di Raffaele Mezzenga del Politecnico di Zurigo. È stata pubblicata sulla rivista Advanced Science.
Per studiare la formazione delle fibrille amiloidi di insulina, i ricercatori hanno utilizzato la microscopia a forza atomica (AFM). Questa tecnica di imaging ad alta risoluzione utilizza una minuscola sonda meccanica per scansionare e mappare la superficie di un campione su scala nanometrica. Con l’AFM hanno seguito il processo di fibrillazione, osservandone l’evoluzione attraverso le fasi tipiche di nucleazione, crescita e saturazione.
Grazie a un’analisi dettagliata, hanno classificato le morfologie delle fibrille in base all’altezza, al passo di incrocio e all’ampiezza. Questo approccio ha permesso di identificare un gran numero di strutture di fibrille a più filamenti, rivelando un complesso insieme di polimorfismi amiloidi.
Lo studio ha rivelato che le fibrille di amiloide dell’insulina possono formare polimorfi a curvatura mista intrecciando protofilamenti e protofibrille, le unità più piccole delle fibrille. I protofilamenti sono unità strutturali di base costituite da molecole proteiche. Quando si allineano e si attorcigliano tra loro, formano le protofibrille, strutture intermedie che alla fine si combinano per formare le fibrille mature.
Questo "intreccio gerarchico di protofilamenti" comporta sia torsione che flessione, creando strutture complesse con caratteristiche uniche. I ricercatori hanno scoperto che questi polimorfi a curvatura mista sono più comuni di quanto si pensasse, in particolare durante periodi di incubazione prolungati.
Hanno anche scoperto che la maggior parte dei protofilamenti e delle fibrille di insulina hanno una torsione sinistrorsa, una caratteristica che persiste con la maturazione delle fibrille, aggiungendo lo strato della chiralità (sinistra o destra) alla nostra comprensione del polimorfismo amiloide.
Lo studio ha importanti implicazioni per il trattamento delle malattie legate all’amiloide. Chiarendo il complesso processo di intreccio dei protofilamenti, identifica nuovi bersagli per l’intervento terapeutico. Oltre alla medicina e allo sviluppo di farmaci, questi risultati potrebbero portare allo sviluppo di nuovi materiali basati sulle fibrille amiloidi, con potenziali applicazioni nella biotecnologia e nella scienza dei materiali.
