L’interruttore molecolare che lega tumore al polmone e inquinamento atmosferico

Come fa l’inquinamento atmosferico a causare il cancro al polmone? Un gruppo di ricerca guidato da studiose e studiosi dell'Università di Bologna ha identificato uno dei meccanismi che possono portare allo sviluppo della malattia. C’entrano il nichel presente nello smog e la parte terminale "intrinsecamente disordinata" di una proteina chiamata NDRG1.

Lo studio - pubblicato sulla rivista Protein Science - mostra come una modifica chimica di questa proteina possa agire come interruttore tumorale: un meccanismo che potrebbe diventare un obiettivo per lo sviluppo di nuove terapie.

"I risultati di questo lavoro illustrano un possibile meccanismo attraverso cui la parte terminale di NDRG1 regola la localizzazione e quindi la funzione della proteina stessa all'interno della cellula, incluso il ruolo del nichel nello sviluppo del tumore", spiega Barbara Zambelli, professoressa al Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell'Università di Bologna, che ha coordinato lo studio. "Comprendere questo funzionamento a livello molecolare potrebbe aiutarci a trovare nuove strategie terapeutiche mirate, specialmente per i tumori influenzati da fattori ambientali e inquinamento, e resistenti alle terapie attualmente disponibili".

La proteina NDRG1 ha un ruolo cruciale in molti processi cellulari: crescita, differenziazione, proliferazione, riciclo dei lipidi, risposta allo stress. Al tempo stesso, la sua mancata regolazione è associata allo sviluppo di tumori, prognosi negative, maggiore aggressività della malattia e resistenza alla chemioterapia. Nel caso del cancro ai polmoni, in particolare, l’interazione tra NDRG1 e le componenti presenti nel particolato atmosferico, a partire dal nichel, può avere un ruolo determinante per la progressione tumorale.

Per indagare il funzionamento di questa interazione, gli studiosi si sono concentrati su una lunga porzione della proteina NDRG1 che si trova nella sua parte terminale ed è definita come “intrinsecamente disordinata”. Questo perché non ha una forma rigida e stabile, ma assume configurazioni diverse a seconda delle molecole con cui interagisce. È proprio questa regione che è responsabile delle funzioni regolatorie della proteina.

Utilizzando tecniche sperimentali avanzate e metodi computazionali evoluti, i ricercatori hanno mostrato che quando alcuni gruppi fosfato (atomi di fosforo legati da quattro atomi di ossigeno) si aggiungono, questa regione flessibile della proteina agisce come un interruttore molecolare. Il fenomeno – noto come fosforilazione – provoca una repulsione elettrostatica che favorisce il distacco della proteina dalle membrane cellulari, permette la partecipazione a nuove vie di segnalazione intracellulare e modifica il modo con cui NDRG1 interagisce con il nichel.

“La fosforilazione regola la localizzazione della proteina, la distribuzione dei lipidi e le interazioni con le membrane e il nichel”, conferma Noemi Carosella, dottoranda e prima autrice dello studio. “Riuscire a interferire con questo interruttore molecolare potrebbe quindi rivelarsi una nuova opportunità terapeutica per la lotta al tumore ai polmoni”.

Lo studio è stato pubblicato su Protein Science con il titolo “Phosphorylation disrupts the interaction between the intrinsically disordered region of the oncogenic NDRG1 and lipid vesicles”. Per l’Università di Bologna hanno partecipato Noemi Carosella, Ylenia Beniamino, Valentina Roncassaglia, Lucrezia Serra, Stefano Ciurli e Barbara Zambelli del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie. Lo studio è stato possibile anche grazie ai contributi della Fondazione del Monte di Bologna e Ravenna e della Fondazione Carisbo.