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L’aminoacido arginina contribuisce al corretto funzionamento dell’organismo umano, in particolare sintetizzando le proteine che svolgono una serie di processi cellulari. Viene prodotto dal nostro corpo e si trova in alimenti comuni ad alto contenuto proteico. Bassi livelli di arginina sono associati a diverse patologie, tra cui il cancro al colon.
Sohail Tavazoie, a capo dell’Elizabeth and Vincent Meyer Laboratory of Systems Cancer Biology della Rockefeller University, studia da anni questa connessione. Nel 2023, il team di Tavazoie ha scoperto che privare le cellule del cancro al colon dell’arginina aumenta il numero di mutazioni che accumulano. Ora hanno scoperto che una dieta carente di arginina influisce anche sul sistema immunitario, bloccando la produzione della proteina MHC-I, che allerta il sistema immunitario di pericoli come una cellula mutante o un virus invasore.
È interessante notare che hanno anche scoperto che una dose moderata di arginina, pari a quella contenuta in un paio di compresse da banco, potrebbe potenzialmente ripristinare l’espressione dei geni responsabili della produzione di MHC-I.
I ricercatori hanno pubblicato i risultati dello studio sulla rivista Cell.
“Il nostro lavoro rivela come la carenza di arginina interferisca con il sistema immunitario e suggerisce che aumentare l’assunzione di arginina potrebbe rivelarsi benefico“, afferma il primo autore Qiushuang Wu, ricercatore post-dottorato presso il laboratorio. “Forse ciò significa che potrebbe essere utilizzata in combinazione con altre terapie per trattare sia il cancro che le infezioni virali“.
“L’integrazione di arginina potrebbe essere facilmente testata su pazienti sottoposti a immunoterapie o somministrata a popolazioni ad alto rischio esposte a patogeni virali”, suggerisce Tavazoie. “Considerato che l’arginina è economica e facilmente reperibile, speriamo che studi terapeutici e preventivi possano essere intrapresi presto“.
Fonte: Cell (2026).
Codici e traduzioni
Gli amminoacidi sono i mattoni costitutivi delle proteine, ma anche questi hanno i propri elementi costitutivi, chiamati codoni. Ciascuna di queste triplette di basi del DNA contiene la “ricetta” per la produzione di un singolo amminoacido. L’utilità dell’arginina è sottolineata dal fatto che ben sei diversi codoni ne contengono la “ricetta”.
Sebbene sia ormai noto che le fluttuazioni dei livelli di aminoacidi possano influenzare il metabolismo e la segnalazione cellulare, non è ancora ben chiaro se tali cambiamenti possano alterare l’espressione genica.
Per il presente studio, Wu ha esplorato se le variazioni dei livelli di arginina causate dalla dieta o da malattie possano alterare l’espressione genica in una varietà di modelli di malattia, tra cui il cancro al colon, l’influenza e il SARS-CoV-2, tutte patologie per le quali è stata documentata la presenza di quantità anomale di vari aminoacidi.
“Uno dei dati più eclatanti emersi è stato che l’arginina era l’amminoacido più carente in tutte queste malattie“, afferma.
Utilizzando colture cellulari, ha monitorato quali geni fossero influenzati da livelli più bassi di arginina. Ha scoperto 414 proteine la cui abbondanza era anormalmente bassa, la maggior parte delle quali codificate da geni collegati alle note funzioni molecolari dell’arginina. Ancora più sorprendente, tuttavia, è stato che la carenza di arginina ostacolava l’espressione di tre geni HLA che codificano per le proteine MHC-I (complesso maggiore di istocompatibilità di classe I). Presenti sulla superficie delle cellule in tutto il corpo, le proteine MHC-I presentano le proteine estranee alle cellule T, che a loro volta segnalano ad altre cellule immunitarie di attivare una risposta difensiva.
Poiché la proteina MHC-I è codificata da numerosi codoni di arginina, era logico pensare che una carenza di arginina potesse in qualche modo compromettere la produzione proteica, ma la causa del problema non era ancora chiara. Attraverso ulteriori esperimenti, Wu ha scoperto che in un ambiente privo di arginina, i ribosomi – le macchine molecolari che sintetizzano le proteine – si bloccavano nel tentativo di tradurre l’MHC-I, non essendo in grado di produrre la proteina a causa della mancanza di arginina. Ciò, a sua volta, comportava una produzione significativamente inferiore di proteine in grado di segnalare alle cellule T la presenza di cellule tumorali o virali, consentendo loro di eludere il sistema immunitario.
“Questi risultati sono entusiasmanti perché rivelano che il consumo di uno specifico amminoacido può regolare direttamente l’espressione genica in un organismo, aumentando la produzione di una proteina arricchita in quell’amminoacido“, afferma Tavazoie. “Riteniamo che tale regolazione selettiva dell’espressione genica attraverso la manipolazione della dieta si estenda probabilmente a molte altre proteine e amminoacidi“.
Risultati degli esperimenti dietetici
Utilizzando modelli murini, Wu ha testato l’effetto di diversi livelli di arginina nella dieta. I topi con bassi livelli di arginina nella dieta hanno sviluppato più tumori al colon, mentre quelli con una quantità maggiore ne hanno sviluppati di meno.
In collaborazione con Heinz-Heinrich Hoffman, assistente Professore di ricerca presso il Laboratorio di Virologia e Malattie Infettive di Charles Rice, Wu ha poi ripetuto questi esperimenti dietetici con modelli murini di influenza e SARS-CoV-2. Il modello si è confermato, rivelando anche un risvolto inaspettato.
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“Non solo i topi con una dieta ricca di arginina presentavano sintomi più lievi a seguito di infezioni virali, ma la somministrazio di arginina dopo l’infezione influenzale ha anche migliorato i risultati“, osserva Wu. “È stato davvero sorprendente. Dai nostri modelli genetici sapevamo che la manipolazione dei livelli di arginina aveva un forte effetto sull’espressione genica, ma non ci aspettavamo che la manipolazione dietetica avesse un impatto altrettanto significativo“.
Riepilogo
“Le scoperte di Qiushuang chiariscono come una dieta scorretta e l’invecchiamento, durante i quali i livelli di arginina diminuiscono naturalmente, possano creare le condizioni ideali per l’insorgenza del cancro al colon. Allo stesso modo, la perdita di arginina legata all’età potrebbe contribuire in parte alla maggiore mortalità causata dai virus respiratori”, afferma Tavazoie. “Stiamo anche studiando se apportare modifiche alla dieta relative ad altri amminoacidi abbia effetti benefici in diversi contesti patologici. Senza dubbio, ci saranno altre scoperte in futuro“.
Fonte: Cell