Invecchiamento cerebrale: colpa del rallentamento nella sintesi delle proteine

Lo stallo nella sintesi delle proteine cerebrali sarebbe la causa scatenante dell’invecchiamento del cervello. Lo svela una ricerca condotta da un team internazionale e guidato da Scuola Normale Superiore di Pisa (Laboratorio Bio@SNS), Istituto Leibniz per lo studio dell’invecchiamento e Stanford University, in collaborazione anche con la Stazione Zoologica Anton Dohrn di Napoli e con l’Università di Trieste. I risultati sono stati pubblicati ieri sulla prestigiosa rivista Science, con il titolo “Altered translation elongation contributes to key hallmarks of aging in killifish brain”.

I ricercatori hanno osservato il processo di invecchiamento cerebrale del Nothobranchius furzeri (Killifish turchese), un piccolo pesce annuale dell’Africa orientale, noto per la sua brevissima durata di vita in cattività (meno di un anno), e che il professore di Fisiologia alla Scuola Normale Alessandro Cellerino, tra i coordinatori dello studio, ebbe l’intuizione di introdurre come nuovo modello per lo studio dell’invecchiamento più di 20 anni fa a Pisa. La brevissima vita di questi pesciolini e il fatto che l’organizzazione generale del loro cervello sia la stessa di tutti i vertebrati consente, infatti, di accorciare moltissimo i tempi ed i costi degli studi sull’invecchiamento senza perdere di rilevanza per l’uomo.

«Abbiamo scoperto un fenomeno di stallo nella sintesi delle proteine del cervello del Killifsh anziano - spiega Cellerino -. La sintesi di tutte le proteine del nostro corpo è effettuata in ogni cellula dalle stesse macchine molecolari dette ribosomi. I ribosomi scorrono l’RNA e “leggono” il messaggio genetico da essi portato traducendolo in proteine. Questo processo fondamentale è compromesso durante l’invecchiamento cerebrale, infatti i ribosomi non scorrono più liberamente ma “stallano”, ovvero si bloccano in posizioni precise lungo gli RNA, generando proteine incomplete. Queste proteine “missed in translation” hanno una bassa solubilità e tendono quindi a precipitare all’interno della cellula. Ma la scoperta sorprendete è che non tutti gli RNA sono soggetti a questo fenomeno nello stesso modo e lo stallo dei ribosomi mostra una chiara specificità: le proteine colpite sono quelle che costituiscono i ribosomi stessi - che quindi diminuiscono di numero generando un circolo vizioso - e le proteine che legano il DNA o l’RNA, impattando altri meccanismi colpiti dall’invecchiamento come la riparazione dei danni al DNA e la sintesi di RNA e proteine».

Questo fenomeno non è una particolarità del Killifish: una riduzione nella concentrazione di proteine che legano il RNA nel cervello dell’uomo durante l’invecchiamento è stata descritta lo scorso giugno anche da un gruppo di ricercatori della Università di San Diego in California.
«Abbiamo ora una chiara ipotesi su quale meccanismo possa innescare la sequela di eventi che culmina nella perdita delle funzioni cognitive – aggiunge Cellerino -. Il prossimo passo sarà utilizzare il Killifish per testare sperimentalmente se il trattamento con sostanze che sono in grado di ridurre lo stallo dei ribosomi sia sufficiente a rallentare il decadimento cognitvo. Se ciò fosse vero, data la conservazione del fenomeno tra killifish e uomo, si aprirebbero nuove strade per lo sviluppo di interventi in ambito di medicina umana».

Per Eva Terzibasi Tozzini, ricercatrice della Stazione Zoologica Anton Dohrn e coautore dello studio: “Questa ricerca mette in luce anche come lo studio di modelli acquatici, in special modo di vertebrati quali i pesci, costituisca una strategia in grado di rivelare meccanismi biologici fondamentali e altamente conservati che controllano l'invecchiamento. L’integrazione di metodologie sperimentali all’avanguardia, quali le più recenti tecniche di omica, e studi di neuroanatomia e neurofisiologia, ha permesso non solo di approfondire le conoscenze sui processi evolutivi e adattativi di questi organismi, ma anche di acquisire conoscenze su aspetti altamente conservati della biologia dell'invecchiamento di grande rilevanza applicativa, con potenziali ricadute sulla promozione e la tutela della salute umana”.

A cura di Stazione Zoologica Anton Dohrn