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Identificati i bersagli molecolari dell’uranio

Ancora non si comprende a fondo a livello molecolare la speciazione chimica dell’uranio negli organismi viventi. Un’iniziativa finanziata dall’UE si è occupata di questa lacuna delle conoscenze scientifiche.
Identificati i bersagli molecolari dell’uranio
L’uranio, nella sua forma impoverita, è ampiamente utilizzato nell’industria e nella difesa. Anche se la sua radioattività è bassa, la sua tossicità chimica è ben documentata in studi di reattività di ioni uranili in molteplici modelli biologici.

Tali modelli evidenziano la formazione di complessi con importanti ligandi e l’induzione di stress ossidativi. Pertanto, riveste estrema importanza capire i meccanismi del suo metabolismo, dell’omeostasi e della tossicità sull’uomo e altri organismi.

Il progetto MOTAUR (Molecular targets of uranium in some aquatic organisms) mirava a sviluppare una serie di nuovi metodi analitici, capaci di identificare e quantificare le specie risultanti dall’interazione di ioni uranili con il proteoma e il metaboloma.

Finora, la maggior parte degli studi in vitro sugli ioni uranili sono stati rivolti a proteine isolate. MOTAUR, invece, si è interessato al problema delle interazioni tra uranio e proteina all’interno di un sistema, comprese le interazioni tra proteina, ione uranile e complesso proteico.

Dai risultati si evince che gli ioni uranili agiscono su una rete proteica di siero, svolgendo funzioni di ligando vincolante piuttosto che scegliere singoli bersagli terapeutici. Pertanto, i dati di proteomica sono stati caratterizzati in termini di funzione molecolare e biologica delle proteine interessate, come le cascate di coagulazione, la mineralizzazione e il legame di ioni metallici.

Le proteine identificate sulla base della loro reattività nei confronti di ioni uranile hanno rivelato 32 responsabili del legame di proteine e 34 responsabili di interazioni con gli ioni. Tale scoperta è stata confermata dalle informazioni ricavate dalla letteratura, che indicano come gli ioni uranili possano essere legati in forma sia cationica che anionica.

I ricercatori hanno anche identificato proteine coinvolte nell’omeostasi di altri ioni, principalmente di calcio. Alcune contenevano domini ricchi di acido gamma-carbossi-glutammico, che presentavano una stretta affinità con ioni di calcio e che, in precedenza, non erano stati considerati come bersagli di ioni uranili nel siero.

Nella rete dipendente da ioni uranili, è nota in otto proteine si conosce la capacità di legare l’eparina che, in quanto ligando ricco di solfato, può interagire facilmente con lo ione uranile. Gli scienziati hanno quindi determinato la relazione di altri elementi presenti nel siero, tra cui calcio, fosforo e magnesio, con proteine dipendenti dall’uranio.

La differenza in un modello di proteina isolata nei sistemi di sieri bovini e fetali ha evidenziato diversi meccanismi molecolari diretti a legare gli ioni uranile, dimostrando di conseguenza la validità del metodo MOTAUR in molteplici campioni di siero.

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Keywords

Bersagli molecolari, uranio, speciazione chimica, tossicità, ioni uranili, MOTAUR