Gli scienziati hanno scoperto come una molecola chiamata spermina, prodotta naturalmente dall’organismo, aiuti le cellule a neutralizzare gli accumuli proteici tossici associati all’Alzheimer e al Parkinson. Incoraggiando questi filamenti nocivi ad aggregarsi, le cellule possono riciclarli ed eliminarli più facilmente attraverso l’autofagia.
Esperimenti condotti su minuscoli nematodi dimostrano che la molecola aumenta la durata della vita, la mobilità e la salute mitocondriale, suggerendo un ruolo più ampio nella protezione del cervello che invecchia. I risultati offrono una base promettente per futuri trattamenti che sfruttino o migliorino questo sistema di difesa naturale.
Il ruolo della spermina nella protezione del cervello
I ricercatori del Paul Scherrer Institute (PSI) hanno scoperto come la spermina, una piccola molecola coinvolta in molte funzioni cellulari, contribuisca a difendere l’organismo da patologie come l’Alzheimer e il Parkinson. La molecola neutralizza alcune proteine dannose favorendone l’aggregazione. Questo effetto di aggregazione rende le proteine meno pericolose. Il lavoro, ora pubblicato sulla rivista Nature Communications, evidenzia una potenziale nuova strada per combattere queste malattie.
Aumento della durata della vita e aumento del rischio neurodegenerativo
Con l’aumentare della vita media, i disturbi associati all’invecchiamento, tra cui l’Alzheimer e il Parkinson, stanno diventando sempre più diffusi. Queste malattie si sviluppano quando proteine amiloidi mal ripiegate si accumulano nel cervello, formando lunghe strutture simili a fibre, spesso paragonate a spaghetti. Attualmente, non esiste un trattamento efficace in grado di prevenire o rimuovere in modo affidabile questi depositi dannosi.
Come la spermina supporta la salute cellulare
Una molecola naturale chiamata spermina potrebbe offrire nuove possibilità. In studi di laboratorio condotti da Jinghui Luo presso il Center for Life Sciences del PSI, la spermina ha prolungato la durata della vita dei vermi nematodi, ne ha migliorato la mobilità in età avanzata e ne ha rafforzato i mitocondri, i centri energetici delle cellule. Il team ha anche osservato che la spermina aiuta il sistema immunitario a eliminare i cluster di proteine amiloidi dannose che possono danneggiare le cellule nervose.
Queste scoperte potrebbero fornire le basi per future strategie terapeutiche mirate alle malattie neurodegenerative.
La spermina come regolatore chiave nelle cellule
La spermina è essenziale per il normale funzionamento biologico e appartiene a una famiglia di piccole molecole organiche note come poliammine. È stata identificata per la prima volta più di 150 anni fa e prende il nome dal liquido seminale, dove è particolarmente abbondante. Tuttavia, la spermina è diffusa anche in molti tipi di cellule del corpo, soprattutto quelle attive e capaci di dividersi.
La spermina influenza il movimento e l’attività cellulare e svolge un ruolo in molti processi critici. Una delle sue funzioni principali è l’interazione con gli acidi nucleici della cellula, contribuendo a regolare quali geni vengono espressi e come vengono tradotti in proteine. Questa regolazione supporta la corretta crescita cellulare, la divisione e l’eventuale morte cellulare. La spermina è anche un importante partecipante alla condensazione biomolecolare, un processo in cui proteine e acidi nucleici si raccolgono in strutture simili a goccioline all’interno della cellula che funzionano come centri di reazione in miniatura.
Ricerche precedenti avevano suggerito che la spermina potesse contribuire a proteggere le cellule nervose e a ridurre il declino della memoria legato all’età. Ciò che mancava era una spiegazione chiara di come la spermina influenzi i meccanismi cerebrali correlati alle proteine dannose, in modo da poter essere applicata alla terapia medica.
Come la spermina aiuta le cellule a smaltire le proteine tossiche
Il team di Luo ha ora esplorato questi meccanismi in modo più approfondito. Oltre alla microscopia ottica, i ricercatori hanno utilizzato la diffusione SAXS presso la Swiss Light Source SLS del PSI per osservare le interazioni molecolari coinvolte. I loro esperimenti hanno combinato studi in un capillare di vetro ( in vitro ) con test su organismi viventi ( in vivo ), utilizzando il nematode C. elegans come modello.
I loro risultati mostrano che la spermina stimola l’aggregazione delle proteine dannose attraverso la condensazione biomolecolare. Questo comportamento favorisce l’autofagia, un sistema di riciclo naturale all’interno delle cellule in cui le proteine danneggiate o non necessarie vengono racchiuse in vescicole di membrana e scomposte dagli enzimi.
“L’autofagia è più efficace nel gestire aggregati proteici più grandi”, afferma Luo, responsabile dello studio. “E la spermina è, per così dire, l’agente legante che tiene uniti i filamenti. Tra le molecole si instaurano solo deboli forze elettriche attrattive, che le organizzano ma non le legano saldamente”.
“Il tutto“, dice Luo, “può essere immaginato come un piatto di spaghetti. ““La spermina è come il formaggio che unisce i lunghi e sottili spaghetti senza incollarli, rendendoli più facili da digerire.
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Ampliare la ricerca e il potenziale terapeutico futuro
La spermina sembra svolgere un ruolo anche in altre malattie, incluso il cancro. Sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire il funzionamento di questi meccanismi, dopodiché gli approcci terapeutici a base di spermina potrebbero diventare praticabili. Molte altre poliammine svolgono importanti funzioni nell’organismo e sono promettenti in campo medico. Secondo Luo, “Se comprendiamo meglio i processi sottostanti, possiamo cucinare piatti più gustosi e digeribili, per così dire, perché allora sapremo esattamente quali spezie, e in quali quantità, rendono la salsa particolarmente gustosa”.
L’intelligenza artificiale sta ora contribuendo a guidare questa ricerca identificando rapidamente combinazioni promettenti di questi “ingredienti” molecolari. Luo osserva che i metodi di scattering a risoluzione temporale e l’imaging ad alta risoluzione, che consentono agli scienziati di osservare questi processi in tempo reale su scala subcellulare, sono altrettanto cruciali. Solo poche strutture di sincrotrone in tutto il mondo, tra cui il PSI, offrono attualmente questo livello di capacità.
Fonte: Nature Communications