Controllo di frontiera sull'involucro nucleare
Le cellule eucariotiche hanno nuclei avvolti da membrane che suddividono e proteggono il genoma, tuttavia, il trasporto di molecole, comprese le proteine e l'RNA, attraverso l'involucro nucleare è necessario per l'espletamento della maggior parte delle funzioni cellulari. Questa comunicazione è regolata da grandi complessi di pori nucleari (Nuclear pore complex, NPC) composti da circa 30 distinte sub-unità proteiche chiamate nucleoporine, o Nup. I pori permettono il passaggio di piccole molecole, acqua e ioni, ma controllano il movimento di altre molecole più grandi attraverso i recettori del trasporto nucleare. Benché la struttura e le caratteristiche biochimiche degli NPC siano relativamente conosciute, i meccanismi del trasporto selettivo sono ancora poco chiari. Fino ad oggi, la ricostruzione in vitro del poro era impossibile e ciò ostacolava lo svolgimento di misurazioni e studi funzionali dettagliati. Gli scienziati finanziati dall'UE hanno ottenuto risultati importanti in questo settore, grazie al lavoro pionieristico svolto con il progetto BIONANOPORE ("Biomimetic nanopore for a mechanistic study of the nuclear pore complex"). Il team ha creato un NPC a stato solido a cui è possibile legare in modo covalente varie Nup, testandone le funzioni e confrontandone le differenze nel trasporto di singole molecole. L'importina beta (Imp beta) è un recettore di importazione nucleare conosciuto. Gli scienziati hanno sviluppato un paradigma sperimentale che permette il monitoraggio elettrico della traslocazione dell'Imp beta con un'elevata risoluzione temporale. La sensibilità del protocollo ha permesso di quantificare differenze anche minime tra le Nup. L'NPC biomimetico creato dal team BIONANOPORE trasporta selettivamente l'Imp beta ma blocca il trasporto dell'albumina, una proteina non rilevante del siero bovino, spesso utilizzata nei protocolli di coltura cellulare. Il paradigma, inoltre, ha rivelato differenze sottili tra due Nup. Benché entrambe trasportino selettivamente l'Imp beta in tempi analoghi, una ha mostrato una maggiore selettività dell'altra per quanto riguarda l'Imp beta. Questa osservazione è riconducibile alla precedente scoperta del gruppo, secondo cui la versione meno selettiva sembra creare un canale aperto più largo, che potrebbe permettere il legame e il trasporto di altre molecole simili attraverso il poro. La tecnica sperimentale rivoluzionaria progettata dai ricercatori di BIONANOPORE apre la via a studi meccanicistici dettagliati degli NPC e delle numerose sub-unità proteiche. Il monitoraggio del trasporto di singole molecole e le differenze dovute al legame covalente di Nup diverse ai nanopori biomimetici permetterà di ottenere ulteriori risultati di grande interesse. Riuscire a comprendere il modo in cui funzionano gli NPC permetterà anche di chiarire il ruolo che svolgono nei processi patologici e indicare nuove terapie mirate.
Parole chiave
Involucro nucleare, in vitro, trasporto di singole molecole, complessi dei pori nucleari, nucleoporine, biomimetico, nanoporo biomimetico, studio meccanicistico, stato solido, Imp beta
