La ricerca del Cnr apre nuove prospettive terapeutiche. Uno studio del Cnr-Iom pubblicato sul Journal of the American Chemical Society chiarisce come le proteine Rho GTPasi si disattivano dopo aver regolato le funzioni cellulari. La scoperta potrebbe favorire lo sviluppo di nuove terapie contro tumori e altre malattie.
Comprendere come una cellula accende e spegne i propri “interruttori molecolari” rappresenta una delle sfide più importanti della biologia moderna. Un nuovo studio dell’Istituto Officina dei Materiali del Consiglio nazionale delle ricerche di Trieste (Cnr-Iom), pubblicato sul Journal of the American Chemical Society (JACS), ha fatto luce su uno dei meccanismi fondamentali che regolano la comunicazione cellulare, rivelando come le proteine Rho GTPasi si disattivino una volta completata la loro funzione.
La scoperta offre nuove conoscenze sui processi biologici che governano il comportamento delle cellule e potrebbe aprire la strada allo sviluppo di strategie terapeutiche innovative per il trattamento di tumori, metastasi e altre patologie legate a un’alterata regolazione cellulare.
Le proteine Rho GTPasi: gli interruttori che regolano la vita delle cellule
Le Rho GTPasi sono proteine essenziali per il corretto funzionamento delle cellule. Agiscono come veri e propri interruttori molecolari, alternando uno stato attivo e uno inattivo per controllare processi cruciali come l’organizzazione del citoscheletro, il movimento cellulare e la comunicazione tra cellule.
Quando questo delicato sistema di regolazione si altera, possono insorgere gravi patologie, tra cui diverse forme di cancro e lo sviluppo delle metastasi. Per questo motivo, comprendere nel dettaglio il loro ciclo di attivazione e disattivazione rappresenta un obiettivo prioritario della ricerca biomedica.
Le simulazioni atomiche rivelano un meccanismo mai osservato prima
Lo studio, coordinato dalle ricercatrici Angela Parise e Alessandra Magistrato del Cnr-Iom, ha utilizzato sofisticate simulazioni computazionali che integrano dinamica molecolare classica e metodi quantistici. Questa combinazione ha consentito di osservare con risoluzione atomica il comportamento della proteina RhoA durante il passaggio dalla forma attiva a quella inattiva.
L’analisi ha portato all’identificazione di un meccanismo finora sconosciuto.
Durante la reazione, infatti, un amminoacido presente nel sito attivo della proteina, la glutammina, modifica temporaneamente la propria struttura e svolge il ruolo di “navetta” per il trasferimento dei protoni, permettendo così il corretto svolgimento della reazione chimica. Successivamente, l’ingresso di molecole d’acqua consente alla proteina di ritornare alla configurazione originaria, pronta per iniziare un nuovo ciclo funzionale.
Secondo Angela Parise, prima autrice dello studio, questo modello consente finalmente di risolvere un dibattito scientifico aperto da anni sul funzionamento delle Rho GTPasi.
Una nuova chiave per comprendere la regolazione delle proteine
Le simulazioni hanno permesso di ricostruire ogni fase della reazione con un livello di dettaglio finora irraggiungibile. L’integrazione tra dati strutturali e modellistica molecolare ha infatti reso visibili passaggi che erano rimasti nascosti alle tecniche sperimentali tradizionali.
Come sottolinea Alessandra Magistrato, dirigente di ricerca del Cnr-Iom, seguire il movimento dei singoli atomi durante la reazione ha consentito di comprendere come la proteina riesca a spegnersi autonomamente e a prepararsi per un nuovo ciclo di attività.
Questo approccio potrà ora essere applicato anche allo studio di molte altre proteine coinvolte nella regolazione delle funzioni cellulari, ampliando le possibilità di comprendere i meccanismi molecolari alla base di numerose malattie.
Implicazioni per la medicina di precisione e lo sviluppo di nuovi farmaci
La ricerca conferma il ruolo sempre più centrale delle simulazioni molecolari avanzate nello studio delle proteine e degli acidi nucleici coinvolti nei processi patologici.
Il gruppo del Cnr-Iom utilizza infatti queste tecnologie per comprendere in profondità il funzionamento dei sistemi biologici e individuare nuovi bersagli terapeutici. Una conoscenza così dettagliata dei meccanismi molecolari potrebbe accelerare lo sviluppo di farmaci più selettivi ed efficaci, contribuendo alla medicina di precisione e aprendo nuove prospettive nella lotta contro il cancro e altre patologie caratterizzate da alterazioni della comunicazione cellulare.
