Una proteina nota da tempo per il suo ruolo nel promuovere l’infiammazione attraverso la produzione di ossido nitrico, ha ora una seconda funzione, finora sconosciuta: si lega fisicamente a un’altra proteina chiave all’interno delle cellule per modulare direttamente la risposta immunitaria. La scoperta, pubblicata su Nature Metabolism , potrebbe aprire nuove strade per il trattamento di patologie come malattie cardiovascolari, artrite, morbo di Crohn e altre malattie infiammatorie.
Quando il sistema immunitario rileva un’infezione o una lesione, innesca un processo infiammatorio per difendersi. Questa risposta è essenziale, ma deve essere attentamente controllata. Se è eccessiva e prolungata, causa il danno tissutale che è alla base di molte malattie croniche. Comprendere i meccanismi molecolari che regolano l’infiammazione e trovare nuovi modi per contrastarli è una delle maggiori sfide della medicina moderna.
Ricercatori dell’Università del Surrey e dell’Università di Oxford hanno identificato uno di questi interruttori. Hanno dimostrato che la sintasi dell’ossido nitrico inducibile (iNOS), una proteina che produce ossido nitrico durante l’infiammazione, può anche legarsi direttamente a una seconda proteina, IRG1, all’interno dei mitocondri. Questa interazione fisica impedisce a IRG1 di produrre itaconato, un metabolita che agisce come un freno sulla risposta infiammatoria.
Questa scoperta mette in discussione un’ipotesi di lunga data in immunologia: che l’iNOS controlli il comportamento delle cellule immunitarie principalmente attraverso la produzione di ossido nitrico. Lo studio dimostra che la forma fisica dell’iNOS, stabilizzata dal suo cofattore, la tetraidrobiopterina (BH4), è ciò che determina l’interazione con l’IRG1, indipendentemente dal fatto che l’iNOS produca o meno ossido nitrico.
“Il motivo per cui questo è importante, al di là dell’aspetto biologico, è che indica una diversa via d’intervento. La maggior parte degli approcci per il controllo dell’infiammazione si concentra su ciò che l’iNOS produce. Questo apre la possibilità di intervenire su ciò che l’iNOS fa fisicamente all’interno della cellula, ovvero su come interagisce con altre proteine. Si tratta di un approccio più preciso, e la precisione è ciò di cui abbiamo bisogno quando è il sistema immunitario a causare il danno”, ha affermato il Dott. Mark Crabtree.
I ricercatori hanno utilizzato la co-immunoprecipitazione e la spettrometria di massa per confermare che iNOS è un partner di legame diretto di IRG1 nelle cellule viventi, mentre la modellazione computazionale e le simulazioni di dinamica molecolare sono state utilizzate per prevedere e validare la struttura dell’interazione. La risonanza plasmonica di superficie ha confermato che il legame è stabile e ad alta affinità sia nei modelli murini che umani, e che non si verifica con la proteina correlata eNOS, indicando una funzione specifica e conservata a livello evolutivo.
Nelle cellule prive di iNOS, IRG1 produceva una quantità di itaconato oltre 15 volte superiore rispetto alle cellule normali in seguito a stimolazione immunitaria. È importante sottolineare che i mutanti di iNOS incapaci di produrre ossido nitrico sopprimevano comunque IRG1: ciò che contava era se iNOS fosse in grado di assumere la conformazione corretta, determinata dal legame con BH4. L’interruzione di tale legame annullava completamente l’effetto.
Lo studio ha inoltre dimostrato che, in assenza di iNOS, IRG1 si associa a un diverso insieme di proteine partner coinvolte nella glicolisi e nel metabolismo cellulare, suggerendo che iNOS di fatto sequestra IRG1, impedendogli di svolgere tali funzioni, con conseguenze più ampie sul modo in cui le cellule immunitarie gestiscono l’energia durante l’infiammazione.
“L’interfaccia fisica tra iNOS e IRG1 rappresenta un potenziale bersaglio farmacologico, e per di più preciso. Invece di attenuare la risposta immunitaria in generale, si potrebbe progettare qualcosa che interrompa proprio questa interazione, liberando i meccanismi naturali che tengono sotto controllo l’infiammazione. Questa è la direzione in cui vogliamo muoverci, e questo lavoro ci fornisce una base razionale per farlo”, afferma il Dott. Crabtree.
by 