Scoperto enzima che controlla percezione di ossigeno nell’uomo

Studiare le piante per capire gli animali: un enzima che controlla la percezione dell’ossigeno nell’uomo scoperto attraverso lo studio delle piante a Pisa.

Una collaborazione fra Università di Pisa, Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e Università di Oxford pubblicata sulla prestigiosa rivista scientifica
“Science” rivela l’esistenza di un sistema molecolare, comune a piante
e animali, basato sulla degradazione ossigeno-dependente di proteine
di segnalazione cellulare.
Tradizionalmente le piante sono viste come gli organismi produttori
dell’ossigeno presente nell’atmosfera, consumato poi da organismi
aerobici fra cui gli animali. In realtà tanto le une quanto gli altri
utilizzano questo elemento per la immagazzinamento di energia in forma
chimica attraverso la respirazione cellulare.
Pertanto, la scarsità di ossigeno, detta ipossia, influisce fortmente
sulla fisiologia e il metabolismo di entrambi i tipi di forme di vita.
Le piante esperiscono tali condizioni quando sommerse, ad esempio in
caso di intense precipitazioni o esondazioni.

I tessuti animali, d’altro canto, esibiscono uno stato
ipossico in condizioni di intensa attività metabolica, associata per
esempio ad intenso esercizio muscolare oppure durante la
proliferazione cellulare incontrollata, nei tumori. Entrambi tuttavia
sfruttano gradienti di ossigeno come segnale per guidare processi di
sviluppo, ad esempio l’angiogenesi negli animali e la produzione di
foglie nelle piante.
Un gruppo di ricerca internazionale, costitutito dall’Universit‡ di
Pisa, la Scuola Superiore Sant’Anna e l’Università di Oxford (Regno
Unito) ha scoperto che lo stesso meccanismo, basato su un enzima che
utilizza ossigeno molecolare come substrato, è in grado di governare
l’abbondanza e quindi l’attività di regolatori cruciali di una gamma
di risposte cellulari.
Confrontando componenti del regno animale e vegetale, e trasferendole dall’uno all’altro, i ricercatori hanno scoperto l’esistenza di un
interruttore molecolare, l’enzima Ado, che incorpora ossigeno
nell’estremità iniziale di proteine contenenti l’amminoacido cisteina.

Questa reazione conduce alla degradazione di tali
proteine in condizioni aerobiche, mentre è inibita in ipossia.
Pertanto, Ado svolge identica funzione all’enzima di pianta Pco (Plant
Cysteine Oxidase), individuato cinque anni fa dalla stessa squadra
pisana di ricercatori.
“L’ampia conservazione di questo meccanismo è indicativa della sua
rilevanza fisiologica nei due regni – spiega Francesco Licausi,
professore associato di fisiologia vegetale all’Università di Pisa –
Questa similarità è stupefacente, considerando quanto piante e animali
sono distanti da un punto di vista evolutivo, sebbene entrambi
rappresentino i vertici evolutivi della vita multicellulare sul nostro
pianeta”.
“La scoperta ha un enorme potenziale applicativo in ambito terapeutico prosegue Beatrice Giuntoli, ricercatrice dell’ateneo pisano –
Infatti Ado rappresenta un bersaglio completamente nuovo per il
trattamento farmacologico di disturbi tumorali e infiammatori. Fra i
target di Ado, abbiamo identificato la proteina RGS4, coinvolta nella
segnalazione ormonale, nella neurotrasmissione e nello sviluppo del
miocardio, e l’Interleuchina IL-32, una citochina atipica che regola
risposte infiammatorie e fattori angiogenici”.

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