martedì, Maggio 28, 2024

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Ataxia-teleangectasia: il gene malato rivela una nuova funzione

Una ragione per cui dovremmo mangiare una varietà di frutta e verdura colorata è perché contengono composti nutrienti chiamati antiossidanti. Queste molecole contrastano il danno ai nostri corpi da prodotti nocivi di cellule normali chiamate ROS (specie reattive dell’ossigeno). Ora, le ricerche condotte da un professore del Salk Institute insieme a collaboratori di Yale, Appalachian State University e altre istituzioni hanno scoperto che una proteina chiamata ATM (abbreviazione di atassia-telangiectasia mutata) può percepire la presenza di ROS e risponde suonando l’allarme per attivare il produzione di antiossidanti. Il lavoro, che appare sulla rivista Science Signaling, potrebbe avere implicazioni per una malattia in cui ATM è disfunzionale – e potrebbe anche aiutare a rivelare modi per aumentare la salute cellulare in generale. Il professor Salald Gerald Shadel, autore correlato del paper, ha dichiarato: “Nell’atassia-telangiectasia, la malattia causata dal mutamento del gene ATM è soggetta a danni al DNA perché una delle funzioni di ATM è quella di riparo del DNA. In questa malattia vediamo però anche segni di danno causato dai ROS, e non è stato chiaro perché sarebbe collegato alla proteina ATM difettosa”.

Shadel studia i mitocondri, le centrali elettriche delle cellule, che convertono il nostro cibo in cellule di energia chimica. Nel processo, i mitocondri producono i ROS che non solo danneggiano le cellule ma sono anche segnali di pericolo. Per comprendere meglio il ruolo di ATM, Shadel ha iniziato studiando la risposta dell’ATM ai ROS prodotti dai mitocondri. Il suo team ha esposto cellule di laboratorio in piatti di coltura a una sostanza chimica che incoraggia i mitocondri a produrre ROS come perossido di idrogeno. Questa sostanza ha ossidato il sensore redox tioredossina (Trx-1, vedere la voce su Wikipedia), che a sua volta ha promosso le molecole ATM ad associarsi, quello che gli scienziati chiamano dimero, il che non è quello che fa ATM quando risponde al danno del DNA. Queste osservazioni corroborano altre ricerche che suggeriscono che ATM ha due modalità per rispondere a diversi tipi di minacce cellulari: il danno al DNA e i ROS dai mitocondri. Trattare le cellule con una sostanza chimica che causa danni al DNA non ha indotto l’ATM a formare dimeri, e l’ATM non-dimerizzato ha continuato a sollecitare meccanismi di riparazione del danno.

Gli scienziati hanno calcolato che la formazione di dimeri di ATM in presenza di ROS rappresenta un tipo di funzione di rilevamento dei ROS. ATM come dimeri ha indotto un meccanismo completamente diverso rispetto agli ATM non dimerizzati: la via del pentoso-fosfato (PPP), che è una serie di passaggi biochimici che genera antiossidanti cellulari, il NADP ridotto (NADPH2). Questo, in turno è la molecola che rigenera il glutatione (GSH), che è il vero spazzino dei ROS. ATM è ben noto per il suo ruolo nella riparazione del danno al DNA, ma il motivo per cui forma i dimeri in risposta alle specie reattive dell’ossigeno è stato un mistero. Questo lavoro è interessante per gli scienziati perché rivela una conseguenza funzionale della dimerizzazione ATM: aumentare la capacità antiossidante cellulare attraverso la produzione di glutatione. Ha senso che ATM abbia questa funzione come un modo per proteggere il genoma dagli effetti dannosi delle specie reattive dell’ossigeno. In questa malattia grave e letale, quindi, il suo gene colpevole (ATM1) non serve né come sensore di danno al DNA, né come sensore di stress ossidativo che è responsabile della morte cellulare e, in definitiva, dell’insufficienza d’organo.

Uno dei maggiori polifenoli della verdura e della frutta, la quercitina, è in grado do attivare la risposta di ATM in certi contesti cellulari in vitro, ma non si è ancora riusciti ad evidenziare una risposta in vivo. La rivelazione di come ATM e la produzione di antiossidanti siano collegati attraverso questa via del pentoso-fosfato potrebbe portare a modi per sviluppare nuovi trattamenti per l’atassia-telangiectasia. 

  • a cura del Dr, Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Zhang Y et al. Sci Signal. 2018 Jul 10; 11(538).

Duecker R et al. Redox Biol. 2018 Apr; 14:645-655.

Li R et al. Environ Pollut. 2017 Dec; 231:1560-1568.

Ye R et al. DNA Repair (Amst). 2004 Mar 4;3(3):235-44.

O’Prey J et al. Biochem Pharmacol. 2003; 66(11):2075-88.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci
Dott. Gianfrancesco Cormaci
Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998, specialista in Biochimica Clinica dal 2002, ha conseguito dottorato in Neurobiologia nel 2006. Ex-ricercatore, ha trascorso 5 anni negli USA alle dipendenze dell' NIH/NIDA e poi della Johns Hopkins University. Guardia medica presso la casa di Cura Sant'Agata a Catania. In libera professione, si occupa di Medicina Preventiva personalizzata e intolleranze alimentari. Detentore di un brevetto per la fabbricazione di sfarinati gluten-free a partire da regolare farina di grano. Responsabile della sezione R&D della CoFood s.r.l. per la ricerca e sviluppo di nuovi prodotti alimentari, inclusi quelli a fini medici speciali.

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