Ricerche

Uno dei tanti «ice bucket» a favore della ricerca sulla SLA.Usando una tecnica che vede dei sottili cambiamenti nelle singole proteine, i ricercatori chimici della Cornell University hanno svelato un nuovo quadro sulle cause che sono alla base della Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA).

Brian Crane, professore di chimica e biologia chimica, ha condotto uno studio e il relativo follow-up su un metodo spettroscopico che rileva i cambiamenti sottili nelle proteine ​​contenenti rame in soluzione. Lui e Jack Freed, professore di chimica fisica, hanno sviluppato il metodo insieme a Petr Borbat, direttore associato del «National Biomedical Center for Advanced ESR Technology» della Cornell.

Il primo studio, che ha dimostrato il principio della tecnica spettroscopia a «risonanza di spin elettronico dipolare pulsato» (ESR=Electron Spin Resonance), è stato pubblicato il 7 ottobre sul Biophysical Journal; il secondo documento, che ha usato questa tecnica e altre per collegare i sintomi della SLA all'aggregazione proteica, è stato scritto con i collaboratori dello The Scripps Research Institute ed è apparso il 14 ottobre in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

La SLA è una malattia neurodegenerativa complessa, spesso con una componente genetica: i difetti genetici che la causano possono essere ereditati. Gli scienziati sanno da tempo che uno dei geni colpevoli codifica la proteina «superossido dismutasi 1» (SOD1), un enzima contenente rame cruciale che protegge le cellule dai danni ossidativi, distruggendo i radicali liberi.

Gli scienziati hanno ipotizzato che la SLA sia una malattia correlata al danno ossidativo dei neuroni, e ciò potrebbe essere comunque vero, dice Crane. Ma lui ed i suoi colleghi hanno fornito la forte evidenza di un'altra ipotesi: che le mutazioni alla SOD1 causino la SLA destabilizzando la struttura della proteina SOD1. Questo porta ad un aumento del movimento delle proteine, che Crane paragona alla «respirazione». Questo movimento favorisce la loro aggregazione, o agglutinamento, un evento tossico per la cellula sana.

"La SLA, in questa forma, sembra essere una malattia da aggregazione proteica, proprio come l'Alzheimer e il Parkinson", ha detto Crane.

Per molto tempo, si sono studiate le mutazioni della SOD1 per cercare di capire la SLA, ma le proprietà delle proteine ​​normali e quelle mutate sono molto simili. Utilizzando la spettroscopia ESR, gli scienziati hanno visto per la prima volta le differenze definitive. Verificandole con altri metodi, ha detto Crane, i ricercatori hanno dimostrato che la dinamica delle proteine era drasticamente cambiata dalla mutazione, e hanno mostrato una tendenza ad aggregarsi.

Nel documento su PNAS, è stato usato anche l'X-ray scattering per studiare i cambiamenti strutturali e la capacità delle proteine ​​di interagire una con l'altra. I ricercatori hanno scoperto che i livelli di aggregazione delle proteine sono ​​collegati alla gravità dei sintomi della SLA.

Le loro conclusioni indicano la possibilità che la SLA possa essere legata più alla tossicità dell'aggregazione e forse meno all'effetto delle mutazioni sull'attività della SOD1, secondo Crane. La SLA è una malattia ad insorgenza tardiva, le persone vengono colpite a partire dalla mezza età in poi. "Le mutazioni sporadiche della SOD1 derivano da processi naturali, ma non è del tutto chiaro se sono queste che effettivamente generano la malattia", ha detto.

Fonte: Melissa Osgood in Cornell University  (> English text) - Traduzione di Franco Pellizzari.

Riferimenti:

1. Gregory E. Merz, Peter P. Borbat, Ashley J. Pratt, Elizabeth D. Getzoff, Jack H. Freed, Brian R. Crane. Copper-Based Pulsed Dipolar ESR Spectroscopy as a Probe of Protein Conformation Linked to Disease States. Biophysical Journal, 2014; 107 (7): 1669 DOI: 10.1016/j.bpj.2014.07.068
2. A. J. Pratt, D. S. Shin, G. E. Merz, R. P. Rambo, W. A. Lancaster, K. N. Dyer, P. P. Borbat, F. L. Poole, M. W. W. Adams, J. H. Freed, B. R. Crane, J. A. Tainer, E. D. Getzoff. Aggregation propensities of superoxide dismutase G93 hotspot mutants mirror ALS clinical phenotypes. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; DOI: 10.1073/pnas.1308531111

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