(AGENPARL) – lun 21 ottobre 2024 *SVELATO UN MECCANISMO CHE INFLUISCE SULLA LUNGHEZZA DEI MITOCONDRI E
DETERMINA IL COMPORTAMENTO CELLULARE*
*I risultati di uno studio internazionale coordinato dall’Università di
Padova aprono nuove prospettive per indurre nelle cellule risposte
efficaci, in grado di contrastare le metastasi tumorali*
Il mitocondrio è un organello presente all’interno delle nostre cellule con
diverse funzioni, tra cui alcune fondamentali legate al metabolismo e alla
produzione di energia. Pressoché tutte le cellule degli organismi eucarioti
contengono numerosi mitocondri, che formano una estesa rete filamentosa
all’interno di ciascuna cellula. Questa rete va incontro a continue
divisioni e fusioni che accorciano e allungano dinamicamente i singoli
mitocondri.
*In un articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Cell Biology,
un gruppo internazionale di ricercatori, coordinato dal professor Sirio
Dupont, dell’Università di Padova, hanno mostrato l’esistenza di un
meccanismo universale, comune a molti diversi tipi di cellule. Tale
meccanismo sembra in grado di regolare la lunghezza dei mitocondri in
risposta alle condizioni meccaniche del microambiente cellulare. Tali
condizioni includono, per esempio, lo stiramento della pelle oppure la
reazione dei vasi sanguigni alle sollecitazioni provocate dallo scorrimento
del sangue sulle loro pareti.*
«Abbiamo scoperto che i mitocondri funzionano come una sorta di ‘centralina
di controllo’ in grado di accendere e spegnere in maniera coordinata tre
importanti ‘interruttori’ molecolari – *spiega Patrizia Romani, del
Dipartimento di Medicina molecolare dell’Università di Padova e prima
autrice dell’articolo* –. In questo modo i segnali meccanici riescono a
controllare, tramite un unico meccanismo, diverse funzioni della cellula,
inclusa la capacità di produrre nuove molecole con attività antiossidante,
di accumulare energia sotto forma di lipidi, di regolare la proliferazione
e di mantenere la propria identità. In questo studio abbiamo dimostrato
sperimentalmente che tale funzione ha rilevanza in diversi contesti,
compreso il differenziamento di cellule staminali in adipociti, il corretto
funzionamento delle cellule del fegato, e la resistenza delle cellule
tumorali metastatiche alla chemioterapia».
Lo studio è nato nel contesto della meccano-biologia, una branca della
biologia che si occupa di studiare le interazioni tra i sistemi biologici e
le proprietà meccaniche della materia. Il gruppo guidato dal Professor
Dupont è stato tra i primi a sviluppare studi di meccano-biologia in
Italia, e oggi si occupa di studiare come le cellule “sentono” le proprietà
meccaniche del proprio microambiente (ad esempio la sua elasticità), e
quali possono essere gli effetti di queste proprietà sul comportamento
cellulare.
«I risultati ottenuti hanno rivelato un fine meccanismo molecolare basato
su una proteina localizzata sulla superficie dei mitocondri, chiamata MIEF1
(dal nome per esteso in inglese: MItochondrial Elongation Factor 1). Quando
le cellule ricevono intensi stimoli meccanici, la proteina MIEF1 viene
fosforilata, e questo diminuisce la sua capacità di reclutare sulla
superficie del mitocondrio una seconda proteina, chiamata DRP1, che agisce
da ‘forbice molecolare’ spezzettando i mitocondri e quindi
accorciandoli – *spiega
Sirio Dupont* –. La conoscenza di questo nuovo meccanismo molecolare apre
la strada, prima di tutto, a ulteriori ricerche, perché fornisce alla
comunità scientifica una nuova ‘lente’ con cui capire alcuni processi
biologici in cui la meccanica dei tessuti svolge un ruolo importante».
Il gruppo di ricerca ha inoltre già iniziato a identificare e sviluppare
piccole molecole ad azione farmacologica, in grado di regolare la lunghezza
dei mitocondri, e di conseguenza la risposta delle cellule agli stimoli
meccanici. *Queste molecole potrebbero rappresentare la base per sviluppare
farmaci in grado di “correggere” le risposte cellulari ai difetti meccanici
che si pensa siano alla base dello sviluppo di alcuni tumori o di alcune
malattie cardiovascolari. Oppure tali farmaci potrebbero agire “forzando”
queste risposte quando ciò sia utile per prevenire reazioni patologiche o
maligne».*
Non ultimo, il nuovo meccanismo individuato potrebbe portare allo sviluppo
di marcatori per capire se e quando una cellula all’interno di un tessuto
sta ricevendo un segnale di tipo meccanico, con beneficio sia per la
ricerca fondamentale che per la ricerca applicata.
*Lo studio è il frutto di una collaborazione con numerosi gruppi di ricerca
dell’Università di Padova, italiani e internazionali, ed è stato sostenuto
da Fondazione AIRC per la Ricerca sul Cancro, Fondazione Veronesi,
Worldwide Cancer Research, dal Ministero della Ricerca e da Fondazione
CARIPARO. *Quest’ultima, con Heal Italia sulla Medicina di Precisione hanno
inoltre finanziato progetti di ricerca per sviluppare possibili
applicazioni inerenti questo studio.
Titolo dello studio:
*Mitochondrial mechanotransduction through MIEF1 coordinates the nuclear
response to forces*
Link alla pubblicazione:
https://www.nature.com/articles/s41556-024-01527-3