Ecco come lo stress ossidativo “invecchia” le proteine

Stress ossidativo, su Nature Communication un lavoro “made in Italy” in collaborazione con scienziati finlandesi, finanziato dall’Erc

Lo stress ossidativo è un meccanismo chimico alla base dei processi di invecchiamento. Ora uno studio contribuisce a spiegare il suo effetto sulle proteine: un’azione che ne modifica la forma e la funzionalità, portando allo sviluppo di varie malattie. Il lavoro è pubblicato su ‘Nature Communications’ e porta la firma di un gruppo di ricercatori italiani del Politecnico di Milano e dell’università del Salento, e di scienziati finlandesi dell’Aalto University e Vtt-Technical Research Centre, coordinati da Pierangelo Metrangolo, del Politecnico meneghino. Nell’invecchiamento, ma anche in numerose malattie come la fibrosi cistica, l’aterosclerosi profonda, la sepsi, l’asma e il morbo di Parkinson – ricordano gli esperti – le nostre proteine subiscono un processo chiamato alogenazione ossidativa, in cui alcuni atomi di idrogeno sono sostituiti da atomi di alogeno, soprattutto bromo e cloro. Nonostante esista una correlazione diretta tra i due fenomeni, ossia invecchiamento e alogenazione ossidativa, ancora non era chiaro il meccanismo secondo il quale l’alogenazione induca una modifica della struttura tridimensionale delle proteine e della loro funzionalità, portando all’invecchiamento o all’insorgenza di patologie.

Il nuovo studio ha fatto un passo avanti, riuscendo a dimostrare che l’introduzione di un atomo di iodio in una sequenza peptidica accelera notevolmente la sua capacità di auto-assemblaggio in strutture dette fibrille amiloidi, tipiche di alcuni stati patologici come ad esempio il morbo di Alzheimer. Il risultato è stato pubblicato dopo solo 2 anni dall’inizio del progetto ‘Folding with Halogen Bonding’ finanziato dall’European Research Council, nato proprio con l’obiettivo di far luce sugli effetti dell’alogenazione delle proteine. Nel dettaglio, il team italo-finlandese ha osservato che la singola sostituzione di un atomo di idrogeno con uno di iodio nella sequenza peptidica Dfnkf della calcitonina umana, un ormone prodotto dalla tiroide, determina una notevole accelerazione della fibrillazione del peptide modificato rispetto al peptide naturale.

“Il nostro progetto di ricerca – afferma Metrangolo – ha dimostrato per la prima volta che l’introduzione in sequenze peptidiche di donatori di legame ad alogeno, simili a quelli utilizzati dalle proteine e dal Dna, ne determina un’aumentata capacità di autoassemblarsi in fibrille amiloidi. Quello che abbiamo osservato – precisa lo scienziato – può essere esteso a numerosi altri peptidi e proteine, e quindi svilupparsi come una strategia efficace per la progettazione di nuovi idrogeli a partire da peptidi non protetti e senza l’uso di solventi organici. I nuovi nanomateriali e idrogeli così ottenuti potranno essere sfruttati in una vasta gamma di applicazioni che vanno dalla scienza dei materiali alle biotecnologie”. Dal rilascio controllato di farmaci alla chirurgia ricostruttiva, dall’ingegneria dei tessuti al settore dei dispositivi microfluidici e dei biosensori. “Sono molto grato all’Erc – conclude Metrangolo – perché il contributo ricevuto è stato fondamentale per poter intraprendere questa ambiziosa ricerca interdisciplinare. Solo tali finanziamenti a lungo termine rivolti alla ricerca di base possono consentire di concentrarsi su problemi fondamentali che potrebbero rivoluzionare la nostra comune comprensione dei diversi processi biologici, così come la produzione di materiali funzionali innovativi”.