Uno studio internazionale coordinato dall’Università degli Studi di Milano, con la collaborazione del Cnr-Nanotec e del Baylor College of Medicine, identifica un nuovo checkpoint molecolare che regola la maturazione delle proteine e la comunicazione tra le cellule. La scoperta, pubblicata sulla rivista Cell Reports, apre nuove prospettive per comprendere malattie congenite della glicosilazione e tumori
Un team internazionale guidato da Thomas Vaccari del Dipartimento di Bioscienze dell’Università degli Studi di Milano ha scoperto un nuovo meccanismo che controlla la maturazione delle proteine e la comunicazione tra le cellule. Alla ricerca hanno collaborato il gruppo di Antonio Galeone dell’Istituto di Nanotecnologia del Consiglio nazionale delle ricerche di Lecce (Cnr-Nanotec) nell’ambito di Tecnomed Puglia – joint center tra Cnr e Università del Salento dedicato alla ricerca biomedica e tecnologica – e Hamed Jafar-Nejad del Baylor College of Medicine di Houston. Lo studio, pubblicato sulla rivista Cell Reports, descrive per la prima volta un checkpoint molecolare precoce che stabilisce se una proteina potrà completare correttamente il proprio percorso di maturazione oppure verrà trattenuta all’interno della cellula.
Le proteine destinate alla secrezione o alla superficie cellulare vengono prodotte nel reticolo endoplasmatico, dove molte subiscono la N-glicosilazione, ossia un processo in cui vengono aggiunti zuccheri alle proteine appena sintetizzate. Questa modifica rappresenta un passaggio essenziale che favorisce il corretto ripiegamento, la stabilità e la funzionalità delle proteine.
I ricercatori hanno scoperto che TUSC3, una proteina del reticolo endoplasmatico coinvolta nella N-glicosilazione, svolge un ruolo chiave in questa fase. Agisce come un vero checkpoint molecolare che consente alle proteine di superare uno snodo cruciale del loro percorso di maturazione. In assenza di TUSC3, le proteine rimangono bloccate in uno stato intermedio, tendono a diventare insolubili e possono accumularsi all’interno della cellula con effetti potenzialmente dannosi..
Per comprendere il funzionamento di questo meccanismo, il team ha studiato BMP4, una proteina segnale che permette alle cellule di comunicare tra loro e coordina la formazione di tessuti e organi durante lo sviluppo embrionale. I risultati mostrano che, in assenza di TUSC3, BMP4 resta intrappolata nel reticolo endoplasmatico e la sua capacità di trasmettere segnali si riduce significativamente. Al contrario, aumentando i livelli di TUSC3 cresce la quantità di BMP4 secreta e il segnale cellulare si rafforza.
Gli esperimenti, condotti in cellule di mammifero e sul moscerino Drosophila, dimostrano che questo meccanismo è conservato nel corso dell’evoluzione, confermandone la rilevanza biologica.
Lo studio rivela così un passaggio finora sconosciuto nel controllo qualità delle proteine: una fase molto precoce in cui la cellula stabilisce quali molecole possono proseguire il loro percorso di maturazione prima ancora dell’intervento dei sistemi di sorveglianza già noti. Questa scoperta amplia la comprensione dei meccanismi che regolano la comunicazione tra cellule e il corretto funzionamento di tessuti e organi.
Le implicazioni per la salute umana sono significative. Mutazioni del gene TUSC3, che contiene le istruzioni per produrre l’omonima proteina, sono associate a rare malattie congenite della glicosilazione e a forme di disabilità intellettiva. Il nuovo meccanismo suggerisce che alterazioni di questo checkpoint possano contribuire ai difetti dello sviluppo osservati nei pazienti e offre una nuova chiave di lettura dei processi patologici alla base di queste condizioni.
Inoltre, poiché TUSC3 è coinvolta anche in diversi tipi di tumore, questi risultati aprono nuove prospettive per comprendere il ruolo del controllo qualità delle proteine nella progressione tumorale.
“Abbiamo identificato un passaggio precoce e finora inatteso nel controllo qualità delle proteine, che agisce come un vero punto decisionale nel determinarne la corretta maturazione”, commenta Thomas Vaccari, professore del Dipartimento di Bioscienze dell’Università degli Studi di Milano. “Questo meccanismo è fondamentale per regolare la comunicazione tra le cellule e potrebbe estendersi a molti altri processi biologici essenziali per lo sviluppo e il funzionamento dei tessuti e degli organi”.
“Il nostro studio dimostra che la glicosilazione non è una semplice modifica delle proteine, ma un vero codice funzionale che ne guida la maturazione, la qualità e la capacità di comunicare con l’ambiente cellulare”, aggiunge Antonio Galeone, ricercatore del Cnr-Nanotec e del Tecnomed Puglia. “Comprendere questi passaggi precoci può aiutarci a interpretare meglio sia le malattie congenite della glicosilazione sia altri contesti patologici in cui il controllo qualità delle proteine risulta alterato”.
