Agosto 2, 2021
Collegata a gravi problemi di salute tra cui cancro, diabete e malattie cardiovascolari, l’obesità colpisce più di un terzo degli adulti negli Stati Uniti. Attualmente, ci sono pochi interventi terapeutici non chirurgici sicuri ed efficaci disponibili per i pazienti con obesità.
Ora, un team multidisciplinare di ricercatori ha dimostrato che una molecola regolatrice metabolica chiamata Them1 impedisce la combustione dei grassi nelle cellule bloccando l’accesso alla loro fonte di carburante. Guidato da esperti di microscopia presso il Beth Israel Deaconess Medical Center (BIDMC) e da esperti di metabolismo presso Weill Cornell Medicine e NewYork-Presbyterian, lo studio potrebbe contribuire allo sviluppo di un nuovo tipo di trattamento dell’obesità. I risultati del team sono stati pubblicati il 9 giugno su Nature Communications.
Per aiutare a spiegare come la proteina Them1 disattiva la produzione di calore, l’esperta di biologia cellulare e microscopia di BIDMC, Susan Hagen, PhD, vicepresidente associato per la ricerca nel Dipartimento di Chirurgia del BIDMC, e Yue Li, PhD, ricercatrice post-dottorato nel suo laboratorio , ha utilizzato la microscopia ottica ed elettronica per osservare Them1 in azione nelle cellule di grasso bruno di topo cresciute in laboratorio.
“Them1 è una molecola interessante”, ha detto Hagen. “Se inibisci o blocchi la sua espressione, il metabolismo aumenta e questo riduce il peso corporeo.”
Gli esperimenti hanno mostrato che quando le cellule sono stimolate a bruciare i grassi, una modificazione chimica fa sì che le molecole di Them1 si diffondano, o diffondano, in tutta la cellula. Questo libera le centrali cellulari chiamate mitocondri per trasformare in modo efficiente le riserve di grasso della cellula in energia. Ma quando la stimolazione si interrompe, le molecole Them1 si riorganizzano rapidamente in una struttura chiamata condensato biomolecolare. Situate tra i mitocondri ei grassi che usano come combustibile, le molecole Them1 condensate limitano la produzione di energia.
“Si è rivelato così incredibilmente interessante”, ha detto Hagen, che è anche direttore delle strutture di microscopia e istologia al BIDMC e professore associato di chirurgia presso la Harvard Medical School. “Abbiamo chiesto ad altri esperti di microscopia se avessero mai visto qualcosa di simile alle immagini insolite che abbiamo trovato nelle cellule a riposo. Usando tecniche di microscopia elettronica molto sofisticate, siamo stati in grado di mostrare – per la prima volta, per quanto ne sappiamo – che cosa il condensato bimolecolare sembra nella microscopia elettronica.”
“Lo studio spiega un nuovo meccanismo che regola il metabolismo”, ha affermato David Cohen, capo della Divisione di Gastroenterologia ed Epatologia presso il Weill Cornell Medicine e il NewYork-Presbyterian/Weill Cornell Medical Center e il Vincent Astor Distinguished Professor of Medicine presso Weill Cornell Medicine. “Them1 hackera la pipeline energetica e interrompe l’approvvigionamento di carburante ai mitocondri che bruciano energia. Anche gli esseri umani hanno grasso bruno e producono più Them1 in condizioni di freddo, quindi i risultati potrebbero avere implicazioni interessanti per il trattamento dell’obesità”.
Cohen e Hagen, entrambi membri dell’Harvard Digestive Diseases Center, sono collaboratori dal 1983. L’attuale studio, supportato in parte da una sovvenzione multi-PI quinquennale del National Institutes of Health, includeva anche collaboratori con esperienza in biologia strutturale presso la Emory University.
“Questo è stato il più divertente che abbia mai avuto nella scienza nella mia vita”, ha aggiunto Hagen. “Includere più investigatori primari con competenze diverse ti dà il potere di fare cose che non potresti mai fare da solo”.
I coautori includevano Yue Li, Samaksh Goyal, Lay-Hong Ang e Mahnoor Baqai di BIDMC; Norihiro Imai, Hayley T. Nichols, Tibor I. Krisko di Weill Cornell; Blaine R. Roberts, Matthew C. Tillman, Anne M. Roberts ed Eric A. Ortlund della Emory University.
Questo lavoro è stato sostenuto dal National Institutes of Health (R01 DK 103046, R01 DK0488730 e NIHT32DK007533), dall’Harvard Digestive Disease Center (P30 DK034854) e dal programma di sovvenzioni per la strumentazione condivisa del National Institutes of Health per il congelatore ad alta pressione (S10 OD019988- 01), il Pinnacle Research Award della Fondazione AAASLD, il Weill Cornell Department of Medicine Pre-Career Award e una borsa di studio post-dottorato dell’American Heart Association e un Research Science Institute/Center for Excellence in Education Summer Research Fellowship.
Fonte:
Materials provided by Beth Israel Deaconess Medical Center. Original written by Terri Janos. Note: Content may be edited for style and length.
Riferimenti:
- Yue Li, Norihiro Imai, Hayley T. Nicholls, Blaine R. Roberts, Samaksh Goyal, Tibor I. Krisko, Lay-Hong Ang, Matthew C. Tillman, Anne M. Roberts, Mahnoor Baqai, Eric A. Ortlund, David E. Cohen, Susan J. Hagen. Thioesterase superfamily member 1 undergoes stimulus-coupled conformational reorganization to regulate metabolism in mice. Nature Communications, 2021; 12 (1) DOI: 10.1038/s41467-021-23595-x
Beth Israel Deaconess Medical Center. “Molecular switch regulates fat burning in mice.” ScienceDaily. ScienceDaily, 2 August 2021. <www.sciencedaily.com/releases/2021/08/210802140132.htm>.