Uno studio condotto in Canada e pubblicato su PNAS ha fatto luce su nuovi meccanismi legati alla fibrosi cistica e a come curarla
Uno studio condotto in Canada e pubblicato su PNAS ha fatto luce su nuovi meccanismi legati alla fibrosi cistica (FC), rivelando che il processo di organizzazione delle proteine sulle membrane cellulari potrebbe aprire la strada a nuove terapie. Secondo i ricercatori, le proteine associate alla FC si organizzano in gruppi sulla membrana cellulare attraverso un fenomeno noto come separazione di fase. Questo processo permette la formazione di “hub” molecolari che regolano il flusso di acqua e sali dentro e fuori dalle cellule. Nei pazienti con FC, questa organizzazione è compromessa, contribuendo allo squilibrio che caratterizza la malattia. Gli scienziati ritengono che comprendere meglio questo fenomeno potrebbe portare allo sviluppo di trattamenti innovativi.
Il ruolo della CFTR e il suo impatto sulla fibrosi cistica
Come è noto, la FC è causata da mutazioni nel gene CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator), che determinano la produzione di una proteina assente o non funzionante. Normalmente, la CFTR agisce come un canale per il trasporto di ioni cloruro, regolando così il movimento di acqua e sali attraverso le membrane cellulari. Quando la proteina è difettosa, il muco nelle vie respiratorie diventa denso e viscoso, provocando danni agli organi, in particolare ai polmoni.
Oltre al suo ruolo di canale ionico, CFTR partecipa anche alla regolazione dell’equilibrio ionico (omeostasi) di sodio e calcio, creando aggregati molecolari con altre proteine. Tuttavia, nei pazienti con FC, questi aggregati risultano alterati, contribuendo alla progressione della malattia.
Finora si sapeva che i lipidi della membrana cellulare giocano un ruolo nella formazione di questi cluster, ma il contributo delle interazioni proteiche rimaneva poco chiaro. Di qui il nuovo studio che si è proposto di approfondire il processo di formazione degli aggregati proteici della CFTR mediante esperimenti di laboratorio e il ricorso a modelli computazionali (Ndr: I modelli computazionali applicati alla biologia sperimentale sono strumenti matematici e algoritmici che simulano e analizzano fenomeni biologici complessi. Questi modelli permettono di integrare dati sperimentali, testare ipotesi e prevedere comportamenti biologici senza dover eseguire ogni esperimento in laboratorio).
Un nuovo meccanismo biologico alla base della malattia
I ricercatori hanno scoperto che il processo di formazione di aggregati proteici della CFTR (clustering) è regolato da diverse interazioni tra la proteina stessa, il calcio, i lipidi di membrana e altre proteine, in linea con un fenomeno noto come separazione di fase biologica associata alla membrana. Questo processo permette di creare compartimenti distinti all’interno della membrana, regolando in modo più efficiente funzioni cellulari cruciali come il trasporto ionico e i meccanismi di trasduzione di segnale.
Un altro meccanismo coinvolto potrebbe essere la fosforilazione di alcune regioni della CFTR, in assenza di calcio. La fosforilazione è una modifica chimica che può alterare la funzione e le interazioni di una proteina, influenzando il suo comportamento all’interno della cellula.
Questa ipotesi era stata avanzata già nel 2017 dalla scienziata Julie D. Forman-Kay, PhD, coautrice dello studio. Oggi, grazie a queste nuove ricerche, il suo team ha confermato che la CFTR è una proteina capace di separazione di fase, aprendo la strada a nuove strategie terapeutiche.
Bibliografia
Wan Y et al. Protein interactions, calcium, phosphorylation, and cholesterol modulate CFTR cluster formation on membranes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2025 Mar 18;122(11):e2424470122. doi: 10.1073/pnas.2424470122. Epub 2025 Mar 10. PMID: 40063811.
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