Uno studio appena pubblicato dal RPTU Kaiserslautern-Landau rivela che un singolo cluster ferro-zolfo è fondamentale per il corretto assemblaggio dei ribosomi all’interno delle cellule. Questa scoperta fa avanzare significativamente la nostra comprensione dei ruoli degli ioni metallici nella produzione di proteine e nella funzione cellulare. I risultati, pubblicati negli Atti della National Academy of Sciences, dimostrano che l’interruzione di questo cluster compromette direttamente la funzione dei ribosomi, arrestando la sintesi proteica.
Ribosomi e ruolo degli ioni metallici
I ribosomi sono il macchinario cellulare responsabile della creazione delle proteine, i cavalli da lavoro della vita. Gli ioni metallici, in particolare il ferro, svolgono un ruolo vitale in numerosi processi biologici, tra cui la produzione di energia e la riparazione del DNA. I ricercatori dell’RPTU hanno ora identificato che uno specifico cluster ferro-zolfo è essenziale per l’assemblaggio stesso dei ribosomi.
La proteina Mak16 e il suo cluster ferro-zolfo
Lo studio si è concentrato sulla proteina Mak16, un componente chiave nella produzione dei ribosomi. I ricercatori hanno scoperto che Mak16 è stabile e funziona correttamente solo quando contiene il cluster ferro-zolfo [4Fe-4S], una struttura composta da quattro atomi di ferro e quattro di zolfo disposti secondo uno schema cubico. Senza questo cluster, la produzione di ribosomi si interrompe completamente.
Come funziona il cluster
Mak16 contiene una tasca progettata per mantenere in posizione il cluster [4Fe-4S], stabilizzato da quattro amminoacidi cisteina. Il gruppo di ricerca ha creato versioni modificate di Mak16, una con l’ammasso intatto e l’altra senza, per dimostrare l’importanza dell’ammasso. Usando una tecnica chiamata immunoprecipitazione, hanno dimostrato che solo la versione intatta poteva legarsi in modo affidabile alla sua proteina partner, Rpf1.
Conseguenze dell’assenza di cluster
Quando il cluster manca, i ribosomi non riescono ad assemblarsi correttamente. Esperimenti su cellule di lievito hanno confermato che la produzione di rRNA e la maturazione dei ribosomi dipendono direttamente dalla presenza del cluster [4Fe-4S] in Mak16.
Convalida dell’identità del cluster
I ricercatori hanno utilizzato tecniche spettroscopiche avanzate per confermare la composizione dell’ammasso. La spettroscopia di risonanza di spin elettronico (EPR) ha rivelato la presenza di ioni ferro, mentre la spettroscopia Mössbauer ha analizzato con precisione il modo in cui gli atomi di ferro sono legati all’interno della struttura proteica.
Sensibilità dei cluster e stress cellulare
Il cluster [4Fe-4S] è altamente sensibile allo stress ossidativo. Se si disintegra, la produzione di ribosomi si interrompe. Ciò suggerisce che il cluster funge anche da sensore, segnalando alla cellula quando è necessario ridurre la produzione di proteine.
Implicazioni per la biologia cellulare
Questa scoperta amplia la nostra comprensione di come le cellule controllano la produzione di proteine e rispondono allo stress. Le interruzioni in questi processi possono portare a problemi nella sintesi proteica o nella funzione cellulare. La ricerca evidenzia il ruolo critico degli ioni metallici nei processi cellulari fondamentali
