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Una delle strutture principali coinvolte nella divisione delle cellule eucariotiche, ossia quelle con un nucleo, è l’anello di actomiosina, un cerchio complesso di proteine che si contrae come un cordino per dividere in due le cellule.
Il comportamento di questo anello è simile a quello dei muscoli: le proteine dei motori della miosina tirano i filamenti di actina, ma la disposizione è molto più complessa. Questa macchina cellulare è costituita da oltre 120 tipi diversi di proteine presenti in quantità variabili. Inoltre, alcuni dei componenti si riciclano di continuo più o meno ogni 40 secondi, rendendo lo studio al microscopio tremendamente difficile per gli scienziati.
«È come una foto di famiglia: poco prima di scattarla alcuni membri cambiano posizione, e ciò accade in modo ripetuto», afferma Mohan Balasubramanian, professore di scienze biomediche presso l’Università di Warwick.
Partire da zero
«Se si vuole comprendere qualcosa, bisogna costruirlo», aggiunge Balasubramanian. Il progetto ACTOMYOSIN RING, finanziato dall’UE e sostenuto dal Consiglio europeo della ricerca, intendeva ricostruire l’anello partendo dai suoi singoli componenti. Avvalendosi delle cellule del lievito come modello, il gruppo ha utilizzato una serie di tecniche biochimiche e di immaginografia all’avanguardia per purificare le proteine dell’anello e ricostruire l’apparecchiatura dello stesso.
Così facendo, i ricercatori hanno eseguito osservazioni rilevanti dei principi fisici responsabili della struttura dell’anello. «La biofisica dei filamenti di actina svolge un ruolo davvero importante nell’assemblaggio dell’anello», afferma Balasubramanian. «Una volta assemblato, l’anello tenta di prendere il percorso con la curvatura minore, a meno che non sia vincolato da altre proteine.» L’attività di ricerca ha individuato diverse proteine cardine essenziali per la stabilizzazione dei filamenti di actina nella formazione curva.
Uno dei risultati principali del progetto era lo sviluppo di un metodo di purificazione dell’actina. Anziché ricavarla dai muscoli scheletrici animali, è ora possibile utilizzare i geni di actina da qualsiasi organismo e creare le proteine desiderate in laboratorio mediante il lievito ingegnerizzato.
Nuove opzioni per la ricerca sanitaria
Balasubramanian sostiene che l’attività svolta dispone di un grande potenziale. «Le mutazioni dell’actina comportano l’insorgenza di numerose patologie; sono presenti quattrocento o cinquecento mutazioni diverse dell’actina che provocano malattie umane», spiega. È risaputo che circa 70 mutazioni nel gene dell’actina del cuore portano alla cardiomiopatia, una malattia del muscolo cardiaco.
Al momento, è possibile adoperare il sistema per purificare le proteine difettose dell’anello di actomiosina e cercare composti innovativi in grado di invertire il problema. «Siamo molto lieti del fatto che il nostro operato ci abbia condotto alla commercializzazione e alla scoperta di farmaci, due aspetti che all’inizio non erano stati previsti», osserva Balasubramanian. A breve il gruppo si candiderà per ottenere maggiori finanziamenti dell’UE dal Consiglio europeo della ricerca allo scopo di approfondire le proprie indagini in questo ambito.