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Gli scienziati hanno fatto luce sulla struttura di un enzima metabolico fondamentale

Un team di ricercatori ha rivelato la struttura atomica e il meccanismo regolativo dell’enzima transidrogenasi. I risultati potrebbero contribuire a sviluppare opzioni terapeutiche attualmente non disponibili.

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Progressi scientifici

© CI Photos, Shutterstock

L’enzima transidrogenasi, noto anche come nicotinamide nucleotide transidrogenasi (NNT), svolge un ruolo centrale nella regolazione dei processi metabolici negli animali e nell’uomo. Fa parte di un processo essenziale per mantenere le cellule sane ed è stato anche collegato a malattie quali il diabete e il cancro. Sostenuti dal progetto ISTScholar, finanziato dall’UE, gli scienziati hanno visualizzato e analizzato la struttura atomica di questo enzima. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Nature». Lo studio è considerato come un passo importante verso lo sviluppo di nuove terapie correlate a disfunzioni metaboliche, tra cui la sindrome metabolica e alcuni tumori. Una notizia pubblicata su «EurekAlert!» spiega il ruolo dell’NNT nel pompaggio di protoni attraverso la membrana dei mitocondri, vale a dire organuli che risiedono nella maggior parte delle cellule del corpo e fungono da loro centrali elettriche. «L’NNT si trova nella membrana dei mitocondri e si avvale del gradiente elettrochimico di protoni generato dalla respirazione cellulare per fornire ai mitocondri la giusta quantità del coenzima NADPH [nicotinammide adenina dinucleotide fosfato], un precursore metabolico vitale. Il corretto funzionamento dell’NNT è fondamentale per la regolazione metabolica in tutti gli animali, compresi gli esseri umani». «La carenza di NNT provoca carenza di glucocorticoidi nell’uomo e anomalie metaboliche nei topi, simili a quelle osservate nel diabete di tipo II», come osservato nell’articolo della rivista. Per comprendere meglio il processo che comporta il «trasferimento coordinato di protoni attraverso la membrana e la sintesi di NADPH», i ricercatori hanno analizzato nel dettaglio la struttura atomica dell’enzima NNT con un’estesa elaborazione delle immagini mediante microscopia crio-elettronica (cryo-EM). All’interno della notizia si osserva che ciò è stato ottenuto «a un livello tale da permettere loro di identificare i principi strutturali del canale dell’enzima e quindi di ottenere una comprensione più profonda del suo funzionamento (e malfunzionamento)».

Una nuova tecnologia

Citato nella notizia, il primo autore Domen Kampjut spiega il processo: «Studiamo l’NNT da alcuni decenni, ma i metodi di imaging classici come la cristallografia a raggi X non sono riusciti a dare uno sguardo dettagliato alla sua struttura a causa della sua elevata dinamicità. Inoltre, le proteine di membrana come l’NNT sono particolarmente impegnative da studiare in quanto sono fragili e difficili da purificare nelle grandi quantità necessarie per la cristallografia. Pertanto, solo con cryo-EM potremmo finalmente vedere chiaramente come funziona il trasferimento di protoni e trovare quindi un pezzo mancante del puzzle relativo alla comprensione dei passi da fare in caso di malfunzionamento». Il programma ISTScholar (International IST Doctoral Program) in atto che ha finanziato lo studio dell’NNT è stato lanciato per offrire formazione per dottorandi in biologia, neuroscienze, informatica, matematica, fisica e aree interdisciplinari pertinenti. Esso è coordinato dall’Istituto di Scienza e Tecnologia Austria, un istituto di ricerca che offre dottorati in lingua inglese e si concentra sulla ricerca di base nelle scienze naturali e matematiche. Per ulteriori informazioni, consultare: sito web del progetto ISTScholar

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