In che modo le cellule controllano i mitocondri?

Gli errori nei processi metabolici mitocondriali sono responsabili di una varietà di malattie come il morbo di Parkinson e il morbo di Alzheimer. Gli scienziati avevano bisogno di capire come importare gli elementi costitutivi necessari nei complessi dispositivi biochimici di queste regioni cellulari. Il complesso TOM (l’involucro della membrana esterna mitocondriale) funge da gateway per i mitocondri, la proverbiale centrale elettrica della cellula. Il gruppo di lavoro guidato dal professor Chris Meisinger presso l’Istituto di biochimica e biologia molecolare dell’Università di Friburgo ha ora dimostrato – nelle cellule umane – come le molecole di segnalazione controllano questa porta. Una proteina di segnalazione chiamata DYRK1A modula il macchinario molecolare di TOM e lo rende più permeabile agli enzimi importanti per il metabolismo cellulare. Pertanto, il gruppo ha scoperto la prima proteina indicatrice che influenza direttamente questo processo di importazione nell’uomo. Il loro lavoro è stato pubblicato sulla rivista Connessioni con la natura.

Disturbi della crescita sotto una nuova luce

a Disturbi del neurosviluppo Come l’autismo, la microcefalia e la sindrome di Down, DYRK1A è difettoso. “Il collegamento mitocondriale è nuovo. Questi risultati ci consentono di comprendere meglio questi disturbi e sviluppare strategie di trattamento”, afferma la dott.ssa Adinarayana Marada, membro del team di Meisinger.

“I ricercatori hanno creduto a lungo che il complesso TOM fosse una struttura rigida nella membrana mitocondriale che aveva le porte sempre aperte”, spiega Meisinger. Il suo team ha recentemente dimostrato meccanismi di segnalazione nel lievito di birra che alterano le subunità TOM a seconda dello stato metabolico della cellula o in risposta a uno stress improvviso. In questo modo, la cellula può controllare in modo specifico il flusso delle proteine ​​primarie per costruire elementi metabolici e può adattare la funzione mitocondriale allo stato cellulare alterato. Se questi meccanismi sono presenti anche negli esseri umani era precedentemente sconosciuto.

DYRK1A agisce sul complesso TOM

I primi autori dello studio, il dott. Corvin Walter e la dott.ssa Adenrayana Marada del Meisinger Research Group, hanno sviluppato un approccio sistematico per tracciare i meccanismi di segnalazione come quelli causati dalle protein chinasi nell’uomo. Nel corso di diversi anni, hanno testato i candidati utilizzando metodi di biologia cellulare e bioinformatica e hanno trovato quello che stavano cercando: DYRK1A, una proteina chinasi, che agisce sul complesso TOM. “Con quello, abbiamo trovato l’ago nel pagliaio”, dice Walter.