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Le ricerche sono state condotte da un gruppo internazionale di studiosi e dall'università Sapienza di Roma

Un nuovo sistema sintetico apre sui meccanismi “segreti”
delle cellule
Lo schema della crescita delle cellule e l'apparizione dei "condensati biomolecolari" (credit: uniroma1.it)

14.07.20 - Sviluppato un sistema sintetico che permette di studiare in vivo il meccanismo di aggregazione delle proteine nelle cellule aprendo così nuove strade alla comprensione dell'organismo che, se non funziona correttamente, può causare l’insorgenza di gravi patologie. Lo studio - pubblicato sulla rivista Nature Chemical Biology - è stato condotto da un gruppo di ricerca internazionale con un forte contributo dell'università Sapienza di Roma.

Fino a pochi anni fa si credeva che l’organizzazione interna delle cellule fosse dovuta unicamente alla presenza di alcuni organelli separati dal resto del citoplasma da membrane. Recentemente, invece, è stato scoperto che esiste un certo numero di organelli, detti condensati biomolecolari, che sono sprovvisti di membrana e svolgono un ruolo importante nell’omeostasi cellulare, poiché sono in grado di adattare la propria struttura e funzione a variazioni dell’ambiente interno ed esterno alla cellula stessa. Non solo. I meccanismi alla base della formazione di questi organelli, composti principalmente da proteine e acidi nucleici, sembrano essere coinvolti anche nella patogenesi di malattie come l’Alzheimer, la SLA e la demenza frontotemporale, tutte patologie causate da un’aggregazione anomala di proteine.

A causa dell’elevato numero di componenti del citoplasma, per gli scienziati è molto difficile identificare i meccanismi che determinano la formazione e la dissoluzione dei condensati biomolecolari in condizioni fisiologiche. Per ovviare a questo problema, un gruppo di ricercatori della Sapienza, dell’Istituto Weizmann di Tel Aviv e delle Università di Oxford e Vienna hanno ingegnerizzato geneticamente delle cellule di lievito al fine di produrre proteine in grado di formare condensati biomolecolari con proprietà chimico-fisiche controllabili.

"Grazie all’utilizzo di metodi sperimentali di avanguardia – spiega Lorenzo Rovigatti del Dipartimento di Fisica della Sapienza – siamo stati in grado di capire come le proprietà microscopiche delle proteine e la loro concentrazione controllino la formazione e le caratteristiche dei condensati biomolecolari. Il sistema che abbiamo sviluppato - conclude - è molto generale e può essere utilizzato anche per rispondere a quesiti di grande importanza biologica su alcuni processi microscopici che avvengono nelle cellule e che non sono altrimenti osservabili, come interazioni specifiche tra acidi nucleici e proteine". (red)


Riferimenti

Designer protein assemblies with tunable phase diagrams in living cells - Meta Heidenreich, Joseph M. Georgeson, Emanuele Locatelli, Lorenzo Rovigatti, Saroj Kumar Nandi, Avital Steinberg, Yotam Nadav, Eyal Shimoni, Samuel A. Safran, Jonathan P. K. Doye, Emmanuel D. Levy - Nature Chemical Biology (2020) DOI https://doi.org/10.1101/2020.06.03.131433

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