Capire quali proteine lavorano insieme
I risultati potrebbero migliorare la ricerca di nuovi farmaci con minori effetti collaterali.
Il lavoro di squadra è fondamentale per le proteine. Poco si sa, però, su quali team di proteine siano effettivamente attivi in quali tessuti. Un nuovo studio su larga scala condotto dai biologi dei sistemi del Politecnico di Zurigo sta ora ridisegnando la mappa.
Il corpo umano e i suoi organi sono composti da un'ampia varietà di tipi di cellule. Sebbene tutte le cellule contengano gli stessi geni, funzionano in modo molto diverso, in parte perché le interazioni proteiche differiscono tra le cellule.
I ricercatori del Politecnico di Zurigo hanno ora creato un atlante che mostra quali proteine lavorano insieme in quali tessuti. Queste scoperte aiuteranno a identificare con maggiore precisione i geni delle malattie e a sviluppare farmaci che agiscano specificamente dove sono necessari e non altrove.
Le proteine raramente lavorano da sole, ma in squadra: interagiscono con altre proteine, ad esempio formando complessi o lungo cascate di segnalazione biochimica.
Per capire meglio come funzionano le cellule nei diversi tessuti o organi del corpo, gli scienziati devono prima scoprire quali proteine lavorano insieme e come il loro coordinamento differisce da tipo di cellula a tipo di cellula. "Se conosciamo le interazioni proteiche specifiche, possiamo capire meglio cosa distingue una cellula epatica da una cellula cerebrale", spiega Pedro Beltrao, professore presso l'Istituto di biologia dei sistemi molecolari del Politecnico di Zurigo.
Setacciare enormi serie di dati
Tuttavia, non è ancora stato sufficientemente stabilito quali di queste interazioni proteiche si verifichino universalmente in tutto il corpo o siano specifiche di un particolare tessuto. Uno dei motivi è che lo studio sistematico delle interazioni proteiche mediante esperimenti di laboratorio è costoso, lungo e complicato.
Di conseguenza, Beltrao e i suoi colleghi hanno optato per la bioinformatica e hanno attinto alle raccolte di dati esistenti sul proteoma (l'insieme di tutte le proteine presenti in una cellula in un determinato momento).
Nel loro studio, appena pubblicato sulla rivista Nature Biotechnology, i ricercatori dell'ETH hanno esaminato i dati sul proteoma di oltre 7.800 biopsie umane. Sulla base di questi enormi set di dati, i ricercatori hanno poi dedotto le interazioni proteiche tessuto-specifiche in undici diversi tipi di tessuto.
Un'interazione su quattro è specifica del tessuto
I ricercatori dell'ETH hanno scoperto che un'interazione proteica su quattro è effettivamente specifica del tessuto. Ad esempio, un'interazione può verificarsi solo nel tessuto epatico, ma non negli altri dieci tipi di tessuto esaminati. Beltrao attribuisce la maggior parte delle differenze tra i tessuti a componenti cellulari specifici dei tipi di cellule. I compartimenti cellulari sono aree distinte all'interno di una cellula in cui si svolgono determinate attività, e dove si verificano alcune interazioni proteiche.
Un numero particolarmente elevato di interazioni proteiche tessuto-specifiche si verifica nel cervello e nelle sue connessioni neurali (sinapsi). Per esaminare le squadre di proteine nelle sinapsi, Beltrao e i suoi colleghi hanno utilizzato i dati raccolti dal professor Bernd Wollscheid dell'ETH nel suo laboratorio.
Farmaci migliori per aree specifiche
I risultati sono preziosi anche per la ricerca farmaceutica. La conoscenza delle interazioni proteiche organo-specifiche aiuta i ricercatori a comprendere meglio i meccanismi delle malattie e a identificare i geni della malattia per migliorare lo sviluppo dei farmaci.
"Le proteine che si impegnano in un lavoro di squadra di solito influenzano anche la stessa malattia", spiega Beltrao. "Quindi, se possiamo dire quali proteine lavorano insieme esclusivamente nelle cellule nervose, per esempio, possiamo definire meglio i geni coinvolti nella malattia".
I farmaci di oggi possono avere un ampio spettro di attività e, di conseguenza, incorrere in effetti collaterali indesiderati in parti del corpo che vanno oltre il bersaglio terapeutico. I risultati di questo studio possono aiutare i ricercatori a cercare sostanze attive che agiscano sulle proteine in un organo o tessuto specifico. Ciò aumenterà la sicurezza dei farmaci grazie alla loro specificità.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Diederik S. Laman Trip, Marc van Oostrum, Danish Memon, Fabian Frommelt, Delora Baptista, Kalpana Panneerselvam, Glyn Bradley, Luana Licata, Henning Hermjakob, Sandra Orchard, Gosia Trynka, Ellen M. McDonagh, Andrea Fossati, Ruedi Aebersold, Matthias Gstaiger, Bernd Wollscheid, Pedro Beltrao; "A tissue-specific atlas of protein–protein associations enables prioritization of candidate disease genes"; Nature Biotechnology, 2025-5-2
Altre notizie dal dipartimento scienza
