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Come avviene lo smaltimento dei rifiuti cellulari

Lisosomi evidenziati con immunofluorescenza


Scoperto come il gene TFEB coordina la sintesi degli autofagosomi adibiti al trasporto delle sostanze di scarto e quella dei lisosomi, dove i cataboliti vengono smaltiti

Continua la lotta del Tigem ai rifiuti cellulari: il team di Andrea Ballabio, direttore dell'Istituto Telethon di genetica e medicina di Napoli, ha gettato nuova luce sulla "squadra molecolare" che ripulisce le nostre cellule da sostanze di scarto e ne permette lo smaltimento e il riciclo. La scoperta, ottenuta grazie alla collaborazione tra i due laboratori del Tigem - quello di Napoli e quello di Houston presso il Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute del Texas Children's Hospital - si è meritata le pagine della prestigiosa rivista scientifica Science e conferma l'importanza di questo meccanismo biologico individuato per la prima volta nel 2009 proprio dai ricercatori partenopei.

"Come ogni famiglia nella sua vita quotidiana, anche le nostre cellule producono rifiuti" spiega Ballabio. "E anche a livello cellulare un corretto smaltimento è fondamentale, pena l'accumulo progressivo di sostanze tossiche per i tessuti. È quanto accade nelle malattie genetiche da accumulo lisosomiale, che sono dovute a difetti ereditari a carico di particolari enzimi, ma anche in patologie molto più diffuse come quelle di Alzheimer e di Parkinson o, più semplicemente, nel corso dell'invecchiamento. Poter controllare la gestione cellulare dei rifiuti può quindi rappresentare la chiave per evitare i danni legati a svariate malattie". Una svolta in questo senso è stata nel 2009 la scoperta da parte del gruppo di ricerca di Andrea Ballabio del gene TFEB, che controlla la produzione dei lisosomi, le strutture cellulari deputate alla degradazione delle sostanze di scarto.

Il nuovo studio targato Tigem/Telethon dimostra che TFEB dirige anche la sintesi degli autofagosomi, altri organelli che hanno invece il compito di captare le sostanze di scarto e trasportarle ai lisosomi.
"Continuando con la metafora ecologica" spiega Carmine Settembre, primo autore del lavoro, "possiamo paragonare gli autofagosomi ai camion che trasportano la spazzatura e i lisosomi ai termovalorizzatori che li degradano: TFEB è la cabina di regia che controlla il lavoro degli uni e degli altri e che può quindi determinare l'efficienza dell'intero processo di pulizia". Dal punto di vista della ricerca di base è la prima volta che un singolo gene si dimostra capace di dirigere l'attività di due diversi compartimenti cellulari: da qui il grande interesse della comunità scientifica internazionale, ma anche la conferma che questo è un meccanismo dal grande potenziale applicativo: "oggi sappiamo che agendo su TFEB possiamo aumentare non solo la capacità degradativa delle cellule, ma anche quella di intercettare le sostanze di scarto" continua Settembre. "Questo è importante, perché per ripulirle davvero non serve soltanto avere tanti "termovalorizzatori" ma anche più "camion" in grado di trasportarveli".

"Abbiamo in mano uno strumento formidabile" spiega Ballabio: "individuando farmaci specifici in grado di attivare TFEB, il direttore d'orchestra, possiamo infatti provare a modulare di conseguenza tutti i "musicisti" coinvolti. Siamo già al lavoro per questo e il fatto di lavorare in collaborazione con istituti di ricerca così all'avanguardia non può che accelerare il risultato". Dallo scorso dicembre, infatti, il direttore del Tigem è anche a capo di un laboratorio Tigem/Telethon dedicato allo studio delle malattie lisosomiali all'interno del Jan and Dan Duncan Neurological Research Institute, fortemente voluto da un'associazione americana di pazienti fondata dai genitori di una bimba colpita da una gravissima malattia neurodegenerativa di origine genetica. Come ha dichiarato la direttrice dell'istituto Huda Zoghbi, "Andrea Ballabio ed io abbiamo la stessa visione: il modo migliore per comprendere i meccanismi delle malattie, curarle e migliorare la vita dei pazienti è una ricerca di base multidisciplinare. Il nostro è un ottimo esempio di come si possano combinare due eccellenze situate da entrambi i lati dell'oceano e offrire una speranza per la cura di malattie terribili. Malattie che colpiscono i bambini, per le quali la ricerca serve disperatamente".

Articolo:
C. Settembre, C. Di Malta, V. Polito, M. Arencibia, F. Vetrini, S. Erdin, S. Erdin, T. Huynh, D. Medina, P. Colella, M. Sardiello, D. Rubinsztein, A. Ballabio, "TFEB Links Autophagy to Lysosomal Biogenesis". Science, 2011.

Redazione MolecularLab.it (20/06/2011)
Pubblicato in Biochimica e Biologia Cellulare
Tag: TFEB, autofagosomi, cataboliti, lisosomi
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