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Gli scienziati dell’Istituto Ruđer Bošković (RBI) di Zagabria, in Croazia, hanno scoperto una funzione sorprendente per la proteina CENP-E. Per anni si è pensato che agisse come un motore che portasse i cromosomi erranti nella posizione di una cellula pronta a dividersi. Le nuove scoperte rivelano qualcosa di completamente diverso: CENP-E stabilizza le primissime connessioni tra i cromosomi e le “tracce” interne della cellula, aiutandole ad allinearsi correttamente prima che la cellula si divida.
Uno studio complementare ha dimostrato che i centromeri, piccole strutture sui cromosomi una volta ritenute funzionanti da sole, svolgono un ruolo guida nel dirigere CENP-E in modo che possa aiutare il processo di divisione a svolgersi correttamente. Insieme, questi risultati ribaltano due decenni di insegnamento accettato e comportano importanti implicazioni, poiché gli errori nell’attaccamento dei cromosomi sono collegati a molti tumori e disturbi genetici.
Perché è importante il posizionamento precoce dei cromosomi
In ogni momento, in innumerevoli cellule del corpo, la divisione avviene con straordinaria precisione. Una singola cellula duplica tre miliardi di lettere di DNA e riesce a distribuire copie perfette ad entrambe le cellule figlie.
Quando questo delicato processo fallisce, le conseguenze possono essere gravi. Anche un cromosoma nel posto sbagliato può interrompere lo sviluppo, contribuire alla sterilità o innescare il cancro. La divisione cellulare offre poco spazio agli errori.
Per molti anni, i ricercatori hanno creduto di aver compreso uno degli attori centrali: CENP-E, spesso descritta come una proteina motrice che trascina i cromosomi vaganti verso il centro della cellula in divisione. L’idea era semplice, ampiamente insegnata e, in definitiva, errata.
I ricercatori scoprono un ruolo diverso per il CENP-E
Due studi della RBI, pubblicati su Nature Communications e guidati dal dottor Kruno Vukušić e dalla professoressa Iva Tolić, abbattono il modello precedente e presentano una nuova spiegazione. Il dottor Vukušić si è formato come ricercatore post-dottorato all’interno di un team altamente selettivo di ERC Synergy e si sta ora preparando a guidare il proprio gruppo presso RBI. Il Prof. Tolić, un esperto globale riconosciuto in biofisica cellulare e capo del Laboratorio di biofisica cellulare presso la RBI, è titolare di due sovvenzioni ERC ed è membro dell’EMBO e dell’Academia Europaea. Il loro lavoro dimostra che il CENP-E non è il “muscolo” che trascina i cromosomi al loro posto, ma un regolatore chiave che si attiva al momento giusto per consentire a tutto il resto di adattarsi.
“Il CENP-E non è il motore che trascina i cromosomi al centro”, afferma Vukušić. “È il fattore che garantisce in primo luogo che possano attaccarsi correttamente. Senza questa stabilizzazione iniziale, il sistema va in stallo.”
Il movimento cromosomico come città di traffico
Immagina una città enorme nel momento di punta del traffico. Milioni di veicoli riempiono innumerevoli incroci e un singolo errore può fermare l’intero flusso.
Ora immagina questa scena ridotta all’interno di una cella. I cromosomi si comportano come treni che trasportano carichi di DNA e i microtubuli formano i binari che li guidano. Affinché la divisione abbia successo, ciascun cromosoma deve connettersi al corretto insieme di tracce e spostarsi in posizione al centro.
Il modello di lunga data prevedeva che CENP-E fungesse da locomotiva per mettere in posizione i cromosomi ritardati. La squadra di Zagabria ha trovato una funzione più precisa. Invece del motore, il CENP-E si comporta come un accoppiamento che assicura il collegamento tra un cromosoma e il microtubulo. Quando questo accoppiamento è debole o mancante, i treni si fermano alla periferia della stazione e non possono avanzare.
Cosa controlla quando i cromosomi si muovono
Perché alcuni cromosomi si fermano ai bordi della cellula? La risposta coinvolge le Aurora chinasi, un gruppo di proteine che funzionano come semafori. Generano forti segnali “rossi” che impediscono ai cromosomi di effettuare attacchi precoci errati.
Questo sistema protegge dagli errori vicino ai poli della cellula, ma può anche trattenere i cromosomi in modo troppo aggressivo. CENP-E aiuta a ripristinare l’equilibrio regolando tali segnali in modo che possano formarsi le prime connessioni adeguate. Una volta che appare l’attaccamento stabile iniziale, l’allineamento segue naturalmente attraverso la geometria del fuso e il comportamento dei microtubuli.
“Non è questione di forza bruta”, spiega Tolić. “Si tratta di creare le condizioni affinché il sistema funzioni senza intoppi. Il ruolo chiave del CENP-E è stabilizzare l’inizio e, una volta che ciò accade, il resto della mitosi si svolge correttamente.”
Ripensare un modello di libro di testo di lunga data
Per quasi vent’anni, i libri di testo hanno descritto il CENP-E come un motore che attira i cromosomi verso la piastra metafase. La nuova ricerca contraddice questa visione.
“La congressità, l’allineamento dei cromosomi, è intrinsecamente legata al biorientamento”, dice Tolić. “Ciò che dimostriamo è che CENP-E non contribuisce in modo significativo al movimento stesso. Il suo ruolo cruciale è stabilizzare gli attaccamenti finali all’inizio. Questo è ciò che consente al sistema di procedere correttamente.”
Questo cambiamento sostituisce una spiegazione basata sulla forza con una focalizzata sulla regolamentazione e sui tempi. Le implicazioni vanno ben oltre l’apprendimento in classe.
Perché questa scoperta è importante per la salute umana
A qualcuno fuori dal campo, la distinzione può sembrare piccola. Nella biologia cellulare, piccoli cambiamenti spesso rivelano grandi verità. Gli errori nella segregazione dei cromosomi sono un segno distintivo del cancro. Le cellule tumorali mostrano comunemente segmenti cromosomici duplicati o mancanti e queste anomalie spesso risalgono a errori nel processo di attaccamento.
Dimostrando che CENP-E regola i primi attaccamenti e collegando questa regolazione all’attività della chinasi Aurora, il team di Zagabria ha collegato due processi che in precedenza si riteneva agissero separatamente. Questa connessione espone un potenziale punto debole nella divisione cellulare e può indicare la strada verso terapie che correggono o rallentano le divisioni pericolose.
“Non si tratta solo di riscrivere un modello”, afferma Vukušić. “Si tratta di identificare un meccanismo che si collega direttamente alla malattia. Ciò apre le porte alla diagnostica e alla riflessione su nuove terapie”.
Sostegno dall’Europa e dalla Croazia
La ricerca è stata resa possibile grazie a importanti finanziamenti competitivi, tra cui il Synergy Grant del Consiglio europeo della ricerca, la Fondazione scientifica croata, progetti bilaterali svizzero-croati e programmi di sviluppo dell’UE.
Il lavoro dipendeva anche dalle risorse informatiche avanzate del centro SRCE dell’Università di Zagabria. “La biologia moderna non è fatta solo di microscopi e provette”, spiega Tolić. “È anche calcolo e collaborazione attraverso discipline e confini.”
Trovare la struttura nella complessità cellulare
Fondamentalmente, la scoperta fa luce su come le cellule mantengono l’ordine in mezzo a un movimento costante. Trilioni di divisioni cellulari avvengono ogni giorno nel corpo umano e ogni evento deve combattere contro la naturale attrazione del disordine. La nuova intesa di Zagabria aiuta a rivelare una delle strategie nascoste dietro tale coerenza. Reinterpretando il ruolo del CENP-E e collegandolo ad altri regolatori cellulari, il team ha aggiunto chiarezza a un processo che opera sotto un’enorme pressione.
“Scoprendo come cooperano questi regolatori microscopici”, afferma Tolić, “non solo stiamo approfondendo la nostra comprensione della biologia, ma ci stiamo anche avvicinando alla correzione dei fallimenti che sono alla base delle malattie”.
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Da un’altra testata giornalistica. news de www.sciencedaily.com