Le proteine sono fondamentali per tutti i processi nelle nostre cellule e comprenderne le funzioni e la regolazione è di grande importanza.
“Sappiamo da molti anni che quasi tutte le proteine umane vengono modificate da uno specifico gruppo chimico, ma il suo impatto funzionale è rimasto indefinito”, afferma il professor Thomas Arnesen del Dipartimento di Biomedicina dell’Università di Bergen.
Lui spiega:
“Una delle modifiche proteiche più comuni nelle cellule umane è l’acetilazione N-terminale, che è l’aggiunta di un piccolo gruppo chimico (acetile) all’estremità iniziale (N-terminale) di una proteina. La modifica viene lanciata da un gruppo di enzimi chiamati acetiltransferasi N-terminali (NAT).” Nonostante sia “ovunque” nelle cellule umane, il ruolo funzionale di questa modificazione rimane misterioso, spiega Arnesen.
È ricercatore di un nuovo studio che rivela che una funzione fondamentale di questa modificazione proteica è quella di proteggere le proteine dalla degradazione, e questo è essenziale per la normale longevità e motilità.
La tecnologia CRISPR-Cas9 getta nuova luce sull’acetilazione N-terminale
Per rispondere a questa domanda, la biologa molecolare e ricercatrice Sylvia Varland ha trascorso due anni presso il Donnelly Centre for Cellular & Biomolecular Research, Università di Toronto, Canada, supportata da una borsa di mobilità FRIPRO del Consiglio di ricerca norvegese.
Qui ha utilizzato la consolidata tecnologia CRISPR-Cas9 e le potenti piattaforme di screening disponibili in uno dei migliori ambienti scientifici per definire i ruoli funzionali degli enzimi NAT umani. Sylvia si è concentrata su uno dei principali enzimi NAT umani, NatC, e lo screening dell’intero genoma delle cellule KO NatC umane ha rivelato che molti geni umani potrebbero essere coinvolti nella funzione di acetilazione N-terminale.
“Senza l’ambiente scientifico stimolante del Centro Donnelly, combinato con il sostegno finanziario delle azioni Marie Sklodowska-Curie, questo studio non avrebbe visto la luce”, afferma Varland.
Di ritorno al laboratorio Arnesen dell’UiB, Sylvia ha esplorato le implicazioni molecolari delle sue scoperte genetiche con l’aiuto della dottoranda Ine Kjosås e di altri membri del laboratorio. Esperimenti di biochimica, biologia cellulare e proteomica hanno dimostrato che l’acetilazione N-terminale funge da scudo per proteggere molte proteine dalla degradazione proteica. Le proteine prive di acetilazione N-terminale sono state riconosciute dal meccanismo di degradazione cellulare.
“L’acetilazione N-terminale ha il potere di dettare la durata della vita di una proteina e colpisce le nostre cellule in numerosi modi”, afferma Varland. “Questo è vero per gli esseri umani, ed è vero anche per i moscerini della frutta, che è un modello molto utile per studiare questa modificazione proteica”, continua.
L’acetilazione N-terminale può influenzare l’invecchiamento.
Parallelamente, un gruppo di ricerca guidato dal ricercatore Rui Martinho presso l’Università di Aveiro in Portogallo stava lavorando sull’impatto sull’organismo dell’acetilazione N-terminale mediata da NatC utilizzando un modello di mosca della frutta (Drosophila).
Il ricercatore post-dottorato Rui Silva e altri studenti hanno condotto studi con mosche prive di acetilazione N-terminale. I due team hanno deciso di unire i loro sforzi e negli ultimi due anni hanno coordinato i loro esperimenti. Le mosche prive di NatC erano vitali, ma queste mosche mostravano una minore longevità e una ridotta motilità con l’età. Questi effetti potrebbero essere parzialmente invertiti esprimendo una proteina conservata tra la mosca e l’uomo, ritenuta un obiettivo chiave della protezione NatC.
Decodificare il puzzle NatC
In conclusione, utilizzando uno screening genetico imparziale e globale combinato con la fenotipizzazione cellulare, il team ha scoperto una funzione generale dell’acetilazione N-terminale nella protezione delle proteine dalla degradazione nelle cellule umane.
Le indagini molecolari hanno definito i componenti cellulari (ubiquitina ligasi) responsabili della degradazione di un’importante classe di proteine umane in assenza di acetilazione N-terminale. Il ruolo della protezione mediata da NatC di proteine specifiche è evidente sia nelle cellule umane che nel moscerino della frutta. L’impatto di questi percorsi sulla longevità e sulla motilità negli individui anziani sottolinea il ruolo vitale dell’acetilazione N-terminale delle proteine.
“Questo lavoro svela alcuni dei segreti e mostra come l’acetilazione N-terminale modella il destino delle singole proteine”, conclude Thomas Arnesen.
La parte norvegese di questo lavoro è stata sostenuta da borse di ricerca del Consiglio norvegese della ricerca, delle autorità sanitarie norvegesi della Norvegia occidentale, della Società norvegese per il cancro e del Consiglio europeo della ricerca (CER).
Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com
