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Quando i lieviti decidono di accoppiarsi

Candida


Il team ha scoperto che affinché sia avviato il processo di accoppiamento, il feromone deve essere ad una concentrazione critica intorno alla cellula di lievito

Uomini e donne di solito capiscono rapidamente dopo il loro incontro se sono attratti l'uno dall'altro, e sembra che il lievito funzioni spesso allo stesso modo. Un nuovo studio condotto da ricercatori canadesi e britannici dimostra che le cellule di lievito decidono se vogliono accoppiarsi entro due minuti dopo essersi incontrati. I risultati, pubblicati sulla rivista Nature, potrebbero essere utili per gli scienziati che studiano lo sviluppo delle cellule cancerose e staminali.

In quanto microbi unicellulari, i lieviti vengono spesso usati per studiare il funzionamento delle cellule. I lieviti solitamente preferiscono riprodursi in maniera asessuale, tramite un processo detto di "gemmazione", in cui dalla cellula madre si forma una protuberanza che poi si stacca dando origine a un nuovo individuo identico a quello di partenza.

A volte, tuttavia, le cellule di lievito preferiscono la riproduzione sessuale. Ciò si verifica quando si staccano due cellule di sesso diverso dalla cellula principale, si uniscono, si accoppiano e poi si allontanano di nuovo. Questo processo prevede la produzione di un nodulo - chiamato "shmoo" - che le cellule utilizzano per unirsi tra loro. Il processo di accoppiamento dura circa due ore.

Il gruppo di ricerca dell'Imperial College di Londra e dell'Università di Edimburgo, nel Regno Unito, e dell'Université de Montréal e dell'Università McGill, entrambe in Canada, hanno scoperto che la decisione di una cellula di lievito di accoppiarsi è controllata dal cambiamento chimico di una singola proteina.
Questo cambiamento si verifica entro due minuti dalla rilevazione da parte della cellula della presenza di un feromone prodotto da una cellula del sesso opposto.

Il team ha scoperto che affinché sia avviato il processo di accoppiamento, il feromone deve essere ad una concentrazione critica intorno alla cellula di lievito. Se questo livello non viene raggiunto, la cellula di lievito continuerà a riprodursi asessualmente.

"L'accoppiamento è un processo che provoca un elevato consumo di energia per le cellule di lievito", ha spiegato il dottor Vahid Shahrezaei dell'Imperial College di Londra. "Sta forse qui il motivo - spiegano gli studiosi - per cui i lieviti si preparano all'accoppiamento solo se sono certi che questo avverrà: ovvero solo quando il partner è abbastanza vicino e disponibile".

I ricercatori hanno usato un modello matematico per studiare come il desiderio di accoppiamento viene acceso e spento nelle cellule di lievito. Questo prevedeva l'impiego di dati sperimentali sulle concentrazioni dei feromoni intorno alle cellule di lievito e sulle diverse proteine cruciali per avviare il processo.

Il dottor Shahrezaei ha detto: "Le cellule di lievito vivono in un ambiente molto rumoroso dal punto di vista chimico, perché circondate da diverse sostanze chimiche - inclusi i feromoni e i nutrienti - e il loro meccanismo intracellulare produce moltissime biomolecole che interagiscono tra loro. Volevamo vedere come le cellule interpretano questo ambiente rumoroso, per capire cosa succede a livello molecolare quando le cellule prendono una decisione importante come quella dell'accoppiamento.

"Attraverso la combinazione di esperimenti e modelli matematici che prendono in considerazione parecchi fattori diversi, siamo stati in grado di mostrare esattamente ciò che accade all'interno di una cellula di lievito quando essa decide di accoppiarsi con un'altra cellula. Abbiamo anche dimostrato che il meccanismo che porta le cellule a prendere la loro decisione è molto solido, ovvero che non viene influenzato dal rumore molecolare nell'ambiente", ha aggiunto.

I ricercatori ritengono che il loro modello matematico possa essere utilizzato per aiutare a sviluppare nuovi farmaci e terapie, in quanto è in grado di rilevare le cause che portano a cambiamenti nelle cellule, rendendole per esempio cancerose. Le cellule del lievito e dei mammiferi contengono molte proteine in comune e lavorano in una reazione a catena per generare alterazioni cellulari.

"Benché il lievito sia profondamente diverso dall'uomo a livello molecolare e cellulare, abbiamo comunque molto in comune", ha detto l'autore principale dello studio dottor Stephen Michnick dell'Université de Montréal. "Le stesse molecole che creano la decisione di commutazione nel lievito sono presenti in forme molto simili nelle cellule umane. Decisioni di passaggio simili a quelle fatte dai lieviti sono fatte dalle cellule staminali durante lo sviluppo embrionale e diventano disfunzionali nei tumori".

Fonte: Cordis (28/04/2010)
Pubblicato in Genetica, Biologia Molecolare e Microbiologia
Tag: shmoo, feromone, accoppiamento, attrazione, lievito
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