Una proteina blocca le cellule “zombie” che possono scatenare cancro e Alzheimer

Proprio come gli organi sani sono vitali per il nostro benessere, gli organelli cellulari (le strutture presenti all’interno delle singole cellule) sono essenziali per il corretto funzionamento delle nostre più piccole unità viventi. Questi organelli svolgono compiti specifici nelle cellule, fornendo ad esempio l’energia di cui hanno bisogno, come nel caso dei mitocondri, oppure mantenendole in ordine, come nel caso dei lisosomi, indispensabili per degradare le componenti cellulari danneggiate.

Ciò che però è ancora poco compreso è il modo in cui la regolazione di questi due organelli può influenzare processi come l’invecchiamento cellulare e l’insorgenza di molte malattie. Un nuovo studio, condotto dai ricercatori dell’Università di Osaka, in Giappone, ha tuttavia identificato una proteina essenziale al mantenimento della loro salute, che agisce come guardiano dei mitocondri e dei lisosomi, svolgendo un ruolo significativo nella prevenzione della loro integrità. Si tratta dell’enzima HKDC1, un’esochinasi recentemente scoperta, il cui gene è un bersaglio diretto di TFEB, una proteina coinvolta nella regolazione della funzione di entrambi gli organelli.

HKDC1, la proteina che blocca l’invecchiamento cellulare

Finora, le prove suggerivano che la proteina TFEB fosse coinvolta nel mantenimento della funzione di mitocondri e lisosomi, pur non essendo noti i bersagli di questa proteina. Tuttavia, confrontando tutti i geni attivi in particolari condizioni e utilizzando il metodo dell’immunoprecipitazione della cromatina, i ricercatori dell’Università di Osaka sono stati i primi a dimostrare che il gene che codifica per HKDC1 è un bersaglio diretto di TFEB e che, in condizioni di stress mitocondriale o lisosomiale, TFEB può sovraregolare l’espressione di HKDC1.

Sia lo stress mitocondriale che quello lisosomiale stimolano la traslocazione nucleare di TFEB, seguita da un aumento dell'espressione di HKDC1. HKDC1 stabilizza PINK1 attraverso l'interazione con TOM70, facilitando così la mitofagia PINK1/Parkin-dipendente. Inoltre, HKDC1 e le proteine ​​VDAC con cui interagisce sono importanti per la riparazione dei lisosomi danneggiati e per il mantenimento del contatto mitocondri-lisosomi. HKDC1 previene la senescenza cellulare indotta dal danno al DNA mantenendo l'omeostasi mitocondriale e lisosomiale / Credit: Mengying Cui et al., PNAS 2024.

Questa scoperta, dettagliata in un articolo pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), segna un progresso significativo nella nostra comprensione dell’invecchiamento cellulare, poiché rivela il legame diretto tra TFEB e HKDC1 nel mantenimento della salute degli organelli.

La doppia funzionalità di HKDC1 in mitocondri e nei lisosomi

La proteina HKDC1 è essenziale per un processo chiamato mitofagia, in cui questo enzima lavora insieme alle proteine PINK1 e Parkin per facilitare la rimozione controllata dei mitocondri danneggiati. Questa funzione è fondamentale per prevenire la cosiddetta senescenza cellulare, ovvero la formazione di cellule “zombie” che possono portare allo sviluppo di malattie come l’Alzheimer e il cancro.

Oltre a ciò, i ricercatori hanno osservato che la proteina HKDC1 svolge un ruolo cruciale anche nella riparazione lisosomiale e che la riduzione dei livelli di HKDC1 nelle cellule va a interrompere la riparazione lisosomiale, evidenziando il suo indispensabile compito nel recupero dei lisosomi danneggiati.

Questo doppio ruolo di HKDC1 contribuisce in modo significativo alla salute di mitocondri e lisosomi, aiutando a prevenire la senescenza cellulare mantenendo contemporaneamente la stabilità di questi due organelli. “Poiché la disfunzione di questi organelli è collegata all’invecchiamento e alle malattie legate all’età, questa scoperta apre nuove strade per approcci terapeutici a queste malattie” hanno evidenziato gli studiosi.