Gli scienziati hanno mappato come la proteina PINK1 (in rosa) si attacca ai mitocondri. I ricercatori hanno svelato la prima visione reale di una proteina mitocondriale fortemente legata al morbo di Parkinson, rivelando dettagli chiave su come il suo malfunzionamento possa giocare un ruolo critico nella progressione della malattia. Gli scienziati sanno da più di due decenni che le mutazioni nel gene per una proteina chiamata PTEN-induced putative kinase 1 (PINK1) possono scatenare il Parkinson ad esordio precoce, ma i meccanismi in gioco sono rimasti un mistero. Un team di scienziati del Walter and Eliza Hall Institute of Medical Research (WEHI) in Australia ha utilizzato tecnologie di imaging avanzate non solo per determinare la struttura di PINK1, ma anche per mostrare come la proteina si attacca alle centrali energetiche cellulari e come vengono attivate. PINK1 funziona attraverso un complesso proteico chiamato TOM-VDAC. “Questo è un traguardo significativo per la ricerca sul Parkinson,” dice il biologo medico del WEHI David Komander. “È incredibile vedere finalmente PINK1 e capire come si lega ai mitocondri. La nostra struttura rivela molti nuovi modi per modificare PINK1, essenzialmente attivandola, il che sarà rivoluzionario per le persone con il Parkinson.”
La proteina PINK1 è un importante manutentore nel corpo. Nei mitocondri sani, la proteina passa attraverso le membrane esterne e interne, dove scompare alla vista. Nei mitocondri che si sono deteriorati, la proteina è costretta a fermarsi a metà strada, etichettando la centrale energetica per l’eliminazione attraverso una serie di processi che rilasciano un segnale chimico chiamato ubiquitina. Quando le mutazioni impediscono a PINK1 di svolgere il suo lavoro, i mitocondri disfunzionali non vengono eliminati. Le cellule cerebrali sono particolarmente affamate di energia, rendendo la sostituzione delle unità energetiche inefficienti vitale per prevenire la neurodegenerazione che innesca condizioni come il morbo di Parkinson.
Qui, il team ha utilizzato tecniche tra cui la microscopia crioelettronica e la spettrometria di massa per studiare da vicino PINK1 e i mitocondri, scoprendo che il loro attacco si basa su un complesso proteico specifico chiamato TOM-VDAC. È ancora presto per questa ricerca, ma se si riuscissero a sviluppare trattamenti per riparare la funzionalità della proteina, ciò potrebbe darci un modo per ridurre il rischio di Parkinson o rallentarne la progressione. “Questa è la prima volta che vediamo PINK1 umano ancorato alla superficie dei mitocondri danneggiati e ha rivelato una straordinaria gamma di proteine che fungono da sito di attracco,” dice la biochimica Sylvie Callegari, del WEHI. “Abbiamo anche visto, per la prima volta, come le mutazioni presenti nelle persone con il morbo di Parkinson influenzano PINK1 umano.”
Il Parkinson è una malattia complessa, con indubbiamente numerosi fattori contributivi. Tuttavia, identificando i meccanismi dietro proteine come PINK1, i ricercatori si avvicinano a comprendere cosa hanno in comune le molte cause. La ricerca è stata pubblicata su Science.