lunedì 13 novembre 2017

Le difese mitocondriali degli animali scoperte in alcune piante


I mitocondri sono organelli delle cellule che svolgono un ruolo fondamentale nel mantenere la salute delle cellule o omeostasi. Un lavoro che i mitocondri svolgono è quello di raccogliere l'energia attraverso la fosforilazione ossidativa, che si ha quando diversi enzimi nei mitocondri rilasciano energia per produrre la molecola ATP, la "valuta energetica" della cellula che può essere utilizzata in altri processi. Questo è il motivo per cui i mitocondri sono spesso descritti come il  "motore" della cellula.
La maggior parte delle proteine ​​mitocondriali sono codificate dal DNA nel nucleo della cellula. Tuttavia, i mitocondri contengono anche un po' di DNA proprio, che codifica anche alcune delle proteine da loro prodotte. A causa di questa doppia origine dell'informazione, i mitocondri sono soggetti a stress proteotossico: diversi fattori che danneggiano la produzione, la piegatura e la struttura in 3D delle proteine ​​mitocondriali, influenzando così la loro funzione.

I mitocondri mantengono la salute delle loro proteine ​​(o "proteostasi") attraverso una complessa rete di controllo qualità svolti dalle proteine di accompagnamento e dagli enzimi proteasi. Uno di questi è la unfolded protein response (UPRmt), che descrive una sequenza di eventi di riparazione che si innescano quando una proteina mitocondriale si dispiega o si disattiva e le proteine di accompagnamento non sono in grado di gestirlo.

L'UPRmt sincronizza sostanzialmente un certo numero di eventi mitocondriali e nucleari per garantire la proteostasi mitocondriale ed è noto per svolgere ruoli chiave nel metabolismo e nell'invecchiamento nelle cellule dei mammiferi. Tuttavia, gli scienziati non sapevano se esisteva anche nelle piante.

Ora, Johan Auwerx e il borsista post-dottorato del laboratorio di Auwerx a EPFL,  Xu Wang, hanno pubblicato uno studio che mostra per la prima volta che l'UPRmt si verifica anche nelle piante in risposta allo stress proteotossico. Gli scienziati hanno studiato una piccola pianta eurasiatica Arabidopsis thaliana, utilizzata come organismo modello per lo studio della genetica, dell'evoluzione e dello sviluppo delle piante sin dagli inizi del 1900.

I ricercatori hanno usato la doxiciclina, un antibiotico che blocca la traslazione dei geni nei mitocondri per indurre uno stress proteotossico nei mitocondri della pianta e hanno scoperto che questo ha attivato un UPRmt specifico per la pianta e ha ritardato la crescita delle cellule vegetali, nonché il loro invecchiamento biologico (senescenza). Questo studio corrisponde a studi precedenti secondo i quali UPRmt aumenta la durata di vita dei vermi C. elegans e dei moscerini della frutta (Drosophila melanogaster).

Nella ricerca di segnali biologici alla base della comunicazione mito-nucleare nell'UPRmt, i ricercatori hanno trovato una risposta ormonale sistemica nella cellula vegetale. Gli ormoni della pianta (fitormoni) attivano un segnale dal nucleo cellulare al mitocondrio per rimediare allo stress.

"Abbiamo scoperto che i segnali degli ormoni vegetali sono mediatori essenziali che regolano la proteostasi mitocondriale nelle piante", spiega Johan Auwerx. "Inoltre, i nostri dati non solo evidenziano la natura universale delle caratteristiche fondamentali dei percorsi di segnalazione dello stress mito-nucleare, come l'UPRmt conservato, ma indicano anche specifici effettori e circuiti trascrizionali che sono divergenti tra piante e animali".

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