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Evoluzione della produzione di energia della cellula

Per tutte le cellule la produzione di energia è di primaria importanza e negli organismi che vivono in condizioni ossigenate la centrale elettrica della cellula è il mitocondrio. Un progetto finanziato dall'UE ha indagato sull'evoluzione di questo organello cellulare attraverso lo studio di un parassita dell'intestino che può esistere in condizioni deossigenate.
Evoluzione della produzione di energia della cellula
Il blastocystis è un parassita unicellulare che vive nell'intestino. Poiché è un anaerobio obbligato, gli scienziati hanno ipotizzato che la produzione di energia nella cellula avvenisse nel cosiddetto idrogenosoma. Gli studi più recenti hanno però rivelato che il blastocystis ha un tipo intermedio di organello, un organello legato al mitocondrio (mitochondrion-related organelle o MRO). La ricerca precedente indica che il MRO possiede caratteristiche metaboliche sia degli idrogenosomi che dei mitocondri.

Dal punto di vista evolutivo, è un'opportunità unica per studiare l'evoluzione del mitocondrio. Usando strumenti molecolari, di biologia cellulare e di bioinformatica, il progetto BHMLOEVOFUNC ("Evolution and function of the Blastocytis mitochondrion-like organelle") aveva lo scopo di testare le funzioni del MRO del Blastocystis e caratterizzare l'organello.

Gli Expressed sequence tag (EST) sono brevi sequenze di DNA complementare. Gli scienziati sono riusciti a prevedere le funzioni del MRO e i potenziali adattamenti a uno stile di vista anaerobico usando gli EST. I ricercatori hanno identificato 115 e 360 geni che codificano possibili proteine mitocondriali e idrogenosomali rispettivamente, e 412 possibili proteine del MRO.

Un nuovo protocollo sviluppato dal team ha analizzato l'organello per determinarne le funzioni. Sono stati usati i software Mascot e Paragon per l'analisi dei dati e sono state identificate circa 150 proteine. I risultati preliminari indicano che i percorsi biosintetici sono come previsto in base all'analisi degli EST ed è in programma il lavoro per confermare questi dati.

I centri di proteine ferro-zolfo (Fe-S) sono conosciuti per il loro ruolo nel trasporto mitocondriale dell'elettrone. Sono associati all'origine della vita, in linea con la teoria secondo la quale le prime forme di vita potrebbero essersi formate sulla superficie di minerali di solfuro di ferro. BHMLOEVOFUNC ha studiato i meccanismi dei centri Fe-S e ha scoperto molte corrispondenze delle proteine del nucleo nella maggior parte degli MRO. Per esempio, la proteina del nucleo Isa2 può sostituire una proteina simile dal punto di vista funzionale nel parassita che causa la malattia del sonno.

Inoltre hanno scoperto un nuovo centro Fe-S per la mobilizzazione dello zolfo che è stato acquisito mediante trasferimento genico laterale. Molti di questa classe, che producono metano in condizioni anossiche, vivono in condizioni estreme come le sorgenti termali.

I risultati del progetto potrebbero far luce sulle funzioni ancora sconosciute degli organelli che costituiscono le centrali elettriche di questo parassita anaerobico. Potremmo così capire meglio l'evoluzione e la diversità sia del metabolismo anaerobico che di uno dei pilastri della vita, il mitocondrio.

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