Il linguaggio molecolare delle cellule
Le cellule hanno sviluppato complesse reti molecolari che permettono loro di sopravvivere e adattarsi alle diverse sfide ambientali. Le specie reattive all’ossigeno (Reactive oxygen species, ROS) e le specie reattive all’azoto (Reactive nitrogen species, RNS) agiscono come molecole di segnalazione ai segnali esterni, attivando risposte specifiche. ROS e RNS determinano principalmente modificazioni post-traslazionali sulle proteine, in particolare, nitrosilazione, formazione di ponti disolfuro e glutationilazione, che a loro volta influiscono su molti processi cellulari fondamentali. Il modello delle modificazioni proteiche basate su ossidoriduzione costituisce probabilmente un linguaggio molecolare che permette alla cellula di comunicare uno specifico risultato. Per comprendere in che modo funzionano i percorsi di segnalazione dell’ossidoriduzione, gli scienziati del progetto REDOXDYNAMICS, finanziato dall’UE, hanno approfondito le dinamiche temporali e qualitative delle modificazioni post-traslazionali basate su ossidoriduzione in vivo. Poiché le tioredossine (TRX) e le glutaredossine contribuiscono a queste modificazioni, le attività del progetto si sono concentrate su questi enzimi. Avvalendosi della proteomica e della spettrometria di massa, i ricercatori hanno studiato il proteoma di ossidoriduzione del Saccharomyces cerevisiae in diverse condizioni di crescita fisiologica, identificando oltre 1 000 proteine come obiettivi del TRX con ruoli in processi quali deterioramento, traduzione, omeostasi dell’ossidoriduzione e risposte allo stress delle proteine. I risultati suggeriscono un’ulteriore associazione del bilancio di ossidoriduzione con l’autofagia, il processo attraverso il quale le cellule eucariote degradano il materiale intracellulare. Il consorzio ha delineato efficacemente il meccanismo di regolazione dell’ossidoriduzione di una proteina connessa all’autofagia, raccogliendo preziose informazioni su entrambi i processi. Analisi simili condotte su organismi fotosintetici, come il Chlamydomonas reinhardtii, indicano che la regolazione dell’ossidoriduzione controlla vari processi fondamentali, tra cui il metabolismo del carbonio. Le analisi comparative condotte sui diversi proteomi regolati da glutationilazione, nitrosilazione o TRX suggeriscono l’esistenza di un’interrelazione tra queste modificazioni. L’obiettivo generale del progetto REDOXDYNAMICS consisteva nello studio delle proteine e dei percorsi sottoposti al controllo dell’ossidoriduzione e ha permesso di raccogliere importanti informazioni sulla regolazione della segnalazione cellulare. Considerato il ruolo della segnalazione cellulare in salute e in malattia, i risultati dello studio influiranno sulla ricerca fondamentale e su quella biomedica.
Parole chiave
Risposte cellulari, molecole di segnalazione, nitrosilazione, glutationilazione, tioredossina
