Diabete e messaggeri: la funzione cellulare non si regola solo dal DNA

L’insulina normalmente lascia il glucosio nelle cellule per il consumo energetico e quindi, senza di essa, il glucosio si accumula invece nel sangue. La mancanza di insulina è spesso dovuta al fatto che le cellule beta pancreatiche, che normalmente sintetizzano e secernono insulina, hanno smesso di funzionare correttamente. Il diabete può causare livelli di glucosio nel sangue molto alti a causa della compromissione della rete di insulina. Se non trattata, può portare a gravi problemi di salute come insufficienza renale, malattie cardiache e perdita della vista. Questo disturbo si verifica quando non c’è abbastanza insulina nel corpo o quando le risposte indotte dall’insulina sono indebolite. Il meccanismo della produzione di insulina ed il funzionamento delle cellule beta del pancreas è notevolmente compreso rispetto al passato, ma la sua complessità non è stata ancora completamente sciolta. Adesso, L’Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University e Riken Center of Integrative Medical Sciences hanno studiato una proteina comune in tutto il corpo che svolge un ruolo chiave nella regolazione dei livelli di glucosio.

Chiamata CNOT3, questa proteina è stata vista “silenziare” un insieme di geni che altrimenti causerebbero il malfunzionamento delle cellule produttrici di insulina, che è correlato allo sviluppo del diabete. CNOT3 è una sorta di “tuttofare”. Molti organi in tutto il corpo lo esprimono e regola diversi geni in diversi tessuti. Ma la sua attività ha una base comune: aiuta a mantenere le cellule vive, sane e funzionanti correttamente. Lo fa attraverso diversi meccanismi, come la produzione delle proteine ​​giuste o la soppressione di determinati geni. Qui, i ricercatori hanno studiato la sua funzione nelle cellule delle isole del tessuto pancreatico nei topi. Queste isole sono notoriamente difficili da lavorare, occupano solo l’1-2% del pancreas, ma sono dove si trovano le cellule beta. I ricercatori hanno prima esaminato se l’espressione di CNOT3 differiva nei topi diabetici rispetto ai topi non diabetici. Osservando queste isole, hanno scoperto che c’era una significativa diminuzione del CNOT3 nelle isole diabetiche rispetto a quelle non diabetiche. Per indagare ulteriormente sulla funzione della proteina, i ricercatori hanno bloccato la sua produzione nelle cellule beta di topi altrimenti normali.

Per quattro settimane, il metabolismo degli animali ha funzionato normalmente, ma all’ottava settimana avevano sviluppato un’intolleranza al glucosio e entro 12 settimane avevano il diabete in piena regola. Senza CNOT3, i ricercatori hanno scoperto che alcuni geni, che normalmente sono disattivati ​​nelle cellule beta, si accendono e iniziano a produrre proteine. In circostanze normali, questi geni vengono silenziati perché una volta attivati, causano tutti i tipi di problemi alle cellule beta, come impedire loro di secernere insulina in risposta al glucosio. Ulteriori ricerche sui meccanismi cellulari alla base di questo hanno trovato un collegamento sorprendente tra CNOT3 e l’RNA messaggero di questi geni normalmente disattivati. Un RNA messaggero (mRNA) è una molecola a filamento singolo che corrisponde alla sequenza genetica di un gene ed è essenziale per la sintesi delle proteine. In circostanze normali, l’mRNA di questi geni si esprime difficilmente. Ma una volta rimosso CNOT3, i ricercatori hanno scoperto che l’mRNA era molto più stabile.

Infatti, la proteina è stata prodotta dall’mRNA stabilizzato, che ha effetti sfavorevoli sulla normale funzione dei tessuti. Ciò suggerisce che almeno un modo in cui questi geni vengono tenuti spenti è attraverso la destabilizzazione del loro mRNA, guidata da CNOT3. I risultati dello studio hanno svelato un meccanismo poco considerato che mantiene l’identità delle cellule in modo diverso dall’espressione genica: ovvero, il controllo a valle del prodotto intermedio tra DNA e proteine, cioè gli RNA messaggeri e la loro stabilità. Nel loro lavoro procedente pubblicato lo scorso Marzo, il team ha individuato la componente CNOT7/8 come in grado di promuovere la sopravvivenza cellulare stessa, sempre attraverso meccanismi di “taglia e cuci” degli RNA messaggeri. Per conoscenza, si cita che questo meccanismo è sotto indagine anche in campo oncologico, per capire come le cellule tumorali selezionano le proteine da esprimere per mantenere il loro fenotipo maligno.

  • A cura del D. Gianfrancesco Cormaci, PhD; specialista in Biochimica Clinica.

Pubblicazioni scientifiche

Mostafa D et al. Communications Biology 2020 Aug; 3(1):476.

Yan YB. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2020 Aug 13:e1621. 

Mostafa D et al., Suzuki T. RNA Biol 2020 Mar; 17(3):403-416.

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Informazioni su Dott. Gianfrancesco Cormaci 2445 Articoli
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry specialty in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Detentore di un brevetto sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento immunologicamente neutralizzata (owner of a patent concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di un libro riguardante la salute e l'alimentazione, con approfondimenti su come questa condizioni tutti i sistemi corporei. - Autore di articoli su informazione medica, salute e benessere sui siti web salutesicilia.com e medicomunicare.it
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