L’amminoacido essenziale leucina può migliorare la produzione di energia cellulare aiutando a proteggere le proteine mitocondriali vitali dalla degradazione. La scoperta evidenzia un legame precedentemente sconosciuto tra nutrizione e metabolismo e potrebbe aprire la strada a nuove strategie per affrontare i disturbi metabolici e il cancro.
Secondo il sito web ScienceDaily, i mitocondri sono spesso descritti come le centrali elettriche della cellula perché producono gran parte dell’energia di cui il nostro corpo ha bisogno per crescere, muoversi, riparare i tessuti e svolgere le funzioni quotidiane. Ma non operano a un ritmo costante. Invece, i mitocondri regolano continuamente la loro attività a seconda della quantità di energia di cui una cellula ha bisogno e di quali nutrienti sono disponibili.
Gli scienziati sanno da tempo che la nutrizione può influenzare questo processo. Ciò che è meno chiaro è esattamente il modo in cui i singoli nutrienti inviano segnali che modificano l’attività mitocondriale.
I ricercatori guidati dal professor Dr. Thorsten Hoppe dell’Istituto di genetica e del Cluster of Excellence on Aging Research del CECAD presso l’Università di Colonia hanno identificato un nuovo meccanismo che coinvolge l’amminoacido leucina.
I loro risultati mostrano che la leucina può aiutare a stabilizzare importanti proteine nei mitocondri, consentendo agli organelli di produrre energia in modo più efficiente. Lo studio, pubblicato su Nature Cell Biology, è intitolato “La leucina inibisce la degradazione delle proteine della membrana mitocondriale esterna per adattare la respirazione mitocondriale”.
La leucina è un amminoacido essenziale, il che significa che il corpo umano non può produrne abbastanza da solo e deve ottenerlo attraverso il cibo. Gli aminoacidi sono gli elementi costitutivi utilizzati per produrre le proteine e la leucina è particolarmente abbondante negli alimenti ricchi di proteine come latticini, carne, fagioli e lenticchie.
I ricercatori hanno scoperto che la leucina fa molto di più che contribuire alla produzione di proteine. Secondo il sito web ScienceDaily, aiuta anche a prevenire la degradazione di alcune proteine situate sulla superficie esterna dei mitocondri.
Queste proteine svolgono un ruolo importante nel metabolismo perché aiutano a spostare altre molecole nei mitocondri, dove possono essere utilizzate come parte del meccanismo di produzione di energia della cellula. Quando la leucina aiuta a preservare queste proteine, i mitocondri possono funzionare in modo più efficace e aumentare la quantità di energia prodotta dalla cellula.
“Siamo stati entusiasti di scoprire che lo stato nutrizionale di una cellula, in particolare i suoi livelli di leucina, ha un impatto diretto sulla produzione di energia”, ha affermato il dottor Qiaochu Li, primo autore dello studio.
“Questo meccanismo consente alle cellule di adattarsi rapidamente alle crescenti richieste di energia durante i periodi di abbondanza di nutrienti”, ha aggiunto il dottor Qiaochu Li, primo autore dello studio.
Una proteina di controllo della qualità cellulare gioca un ruolo chiave
Il team ha fatto risalire questo effetto a una proteina chiamata SEL1L, coinvolta nel controllo della qualità cellulare.
Le cellule controllano costantemente le loro proteine perché proteine danneggiate o piegate in modo errato possono interferire con la normale funzione. SEL1L aiuta a identificare le proteine che dovrebbero essere rimosse e le indirizza verso la degradazione. Secondo i ricercatori la leucina sembra ridurre l’attività di SEL1L. Ciò significa che vengono scomposte meno proteine mitocondriali, consentendo a un maggior numero di esse di rimanere al loro posto e supportare la funzione mitocondriale, come riportato sul sito web ScienceDaily.
“La modulazione dei livelli di leucina e SEL1L potrebbe essere una strategia per aumentare la produzione di energia”, ha aggiunto Li. “Tuttavia è importante procedere con cautela. SEL1L svolge anche un ruolo cruciale nel prevenire l’accumulo di proteine danneggiate, che è essenziale per la salute cellulare a lungo termine.”
Questo avvertimento è importante perché l’aumento della produzione di energia non è automaticamente vantaggioso in ogni situazione. Gli stessi sistemi cellulari che preservano le proteine utili aiutano anche a eliminare quelle difettose, quindi il cambiamento di tale equilibrio potrebbe avere conseguenze indesiderate.
Effetti sulla fertilità e sulle cellule tumorali
Per esplorare gli effetti più ampi del metabolismo della leucina, i ricercatori hanno anche studiato Caenorhabditis elegans, un minuscolo nematode comunemente usato in biologia perché molti dei suoi processi cellulari sono simili a quelli presenti in organismi più complessi.
Nei vermi, i problemi legati alla degradazione della leucina hanno interrotto la funzione mitocondriale e sono stati collegati a problemi di fertilità.
Gli scienziati hanno anche esaminato le cellule tumorali del polmone umano. Hanno scoperto che alcune mutazioni che influenzano il metabolismo della leucina potrebbero aiutare le cellule tumorali a sopravvivere. Questa osservazione potrebbe essere importante per la futura ricerca sul cancro perché i trattamenti che alterano i percorsi correlati alla leucina possono influenzare sia le cellule sane che quelle tumorali in modi diversi, secondo il sito web ScienceDaily.
I risultati si aggiungono alla crescente evidenza che i nutrienti fanno molto di più che fornire semplicemente materia prima per il corpo. Possono anche fungere da segnali che influenzano il funzionamento delle cellule. In questo caso, la leucina sembra aiutare le cellule a regolare la produzione di energia in base alla disponibilità dei nutrienti, proteggendo le proteine mitocondriali chiave dalla degradazione.
Rivelando questo legame precedentemente sconosciuto tra leucina, controllo della qualità delle proteine e metabolismo mitocondriale, i ricercatori hanno identificato potenziali nuovi bersagli per malattie in cui la produzione di energia cellulare viene interrotta, tra cui il cancro e i disordini metabolici.
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