Mitocondri-immagine: il catalogo delle proteine offre un quadro dinamico dei mitocondri, che va ben oltre quanto noto finora per quanto riguarda gli esseri umani e i lieviti. Crediti: Dr. David Furness/Keele University/SPL
Il catalogo delle proteine offre un quadro dinamico dei mitocondri, che va ben oltre quanto noto finora per quanto riguarda gli esseri umani e i lieviti. Crediti: Dr. David Furness/Keele University/SPL
I mitoproteomi di cinque parassiti e di una pianta possiedono un potenziale medico e riaccendono la questione di quando esattamente si sia evoluto il mitocondrio.
Gli scienziati hanno mappato con un livello di dettaglio senza precedenti le proteine che compongono i mitocondri in sei organismi – cinque parassiti unicellulari e una pianta – che coprono l’intero albero della vita eucariotico.
I risultati, descritti in nove articoli pubblicati su Cell, Cell Press Blue, Molecular Cell e Current Biology a ottobre, rivelano decine di proteine che non si trovano negli esseri umani, ma sono condivise dai parassiti, incluse alcune che causano la malaria o la malattia del sonno. Queste scoperte potrebbero aiutare gli scienziati a sviluppare nuove terapie per queste malattie.
Il lavoro ha inoltre riacceso un dibattito di lunga data sull’origine del mitocondrio.
Noto soprattutto come la centrale energetica della cellula eucariotica, il mitocondrio possiede un proprio minuscolo DNA, distinto da quello del nucleo cellulare. Tuttavia, sia il DNA mitocondriale che quello nucleare codificano le proteine che compongono questo organello. “La maggior parte di ciò che sappiamo sui mitocondri deriva da studi condotti su esseri umani e lieviti”, afferma Vamsi Mootha, biologo mitocondriale presso l’Howard Hughes Medical Institute di Boston, Massachusetts, che ha guidato il progetto di catalogazione del “mitoproteoma”.
Ora, analizzando le proteine mitocondriali in diversi rami eucariotici, il team ha individuato un maggior numero di proteine che potrebbero indicare percorsi molecolari finora inesplorati.
Tesoro di proteine parassitarie
Mootha e i suoi colleghi hanno analizzato il proteoma di diversi parassiti, tra cui Giardia lamblia, che infetta circa 280 milioni di persone in tutto il mondo ogni anno e causa diarrea. “I parassiti della Giardia hanno organelli minuscoli, simili ai mitocondri, che sono notoriamente difficili da studiare perché vivono all’interno dell’intestino di altri organismi, senza ossigeno”, afferma Pavel Doležal, biologo cellulare presso l’Università Carolina di Praga, Repubblica Ceca.
Mootha e i suoi colleghi hanno identificato un totale di 59 proteine mitocondriali in G. lamblia: 32 già note agli scienziati e 27 nuove. “La funzione di 34 di queste è sconosciuta, il che è sorprendente”, afferma Doležal, “perché “significa che esiste un nuovo metabolismo che non conosciamo. Ed è stato trascurato“.
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Combinando i mitoproteomi dei sei organismi con quelli noti per gli esseri umani e i lieviti, i ricercatori hanno assemblato una collezione di 8.619 proteine mitocondriali che sono state mappate in 3.199 famiglie. Circa il 43% di queste famiglie non è stato registrato in un enorme database di proteine noto come Pfam. Inoltre, 33 famiglie di proteine sono conservate nei patogeni eucariotici. ma assenti negli esseri umani.
Secondo Mootha, queste proteine possono rappresentare “bersagli farmacologici ideali” per terapie di precisione che agirebbero sulle proteine del parassita ma non su quelle umane.
Origini oscure
I ricercatori concordano sul fatto che i mitocondri siano comparsi due miliardi di anni fa, quando un batterio fu inglobato da una cellula archeale e iniziò a vivere al suo interno in una relazione di mutuo beneficio, nota come endosimbiosi. Si ritiene che questo batterio, che in seguito si trasformò in mitocondrio, abbia fornito energia all’archeo ospite.
Fonte: Nature