Nuovo contributo della ricerca dell’Ateneo per approfondire la conoscenza della regolazione della contrazione cardiaca.
Uno studio sul ruolo delle proteine accessorie – svolto all’European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) di Grenoble da ricercatrici e ricercatori dell’Unità di Ricerca PhysioLab, afferenti ai Dipartimenti di Biologia e di Medicina Sperimentale e Clinica – è stato pubblicato su PNAS (“An integrated picture of the structural pathways controlling the heart performance” https://doi.org/10.1073/pnas.2410893121 ).
“La contrazione cardiaca (sistole) – spiega uno dei coordinatori dello studio, Massimo Reconditi, docente Unifi di Fisiologia – è dovuta ai motori molecolari di miosina sul filamento spesso che tirano i circostanti filamenti sottili di actina verso il centro del sarcomero, l’unità strutturale della cellula muscolare. L’attività delle proteine contrattili miosina e actina è regolata da proteine accessorie presenti sia sul filamento spesso che sul filamento sottile”.
In una precedente ricerca realizzata presso il sincrotrone di Grenoble, pubblicata su PNAS nel 2017, il gruppo di ricercatori Unifi aveva dimostrato che il filamento spesso è dotato di una meccanosensibilità che lo rende capace di adattare il numero di motori coinvolti nella contrazione in funzione del carico esterno, che per il ventricolo cardiaco è rappresentato dalla pressione arteriosa contro cui è pompato il sangue. Restava da comprendere il contributo delle proteine accessorie presenti sul filamento spesso (la Myosin Binding Protein-C (MyBP-C) e la titina) alla sua regolazione.
Con lo studio attuale il team di ricerca, applicando metodi di meccanica ad alta risoluzione e diffrazione a raggi X con luce di sincrotrone, ha descritto la sequenza di eventi strutturali a carico del filamento spesso con cui titina e MyBP-C modulano il grado di attivazione del filamento e il numero di motori che contribuiscono alla sistole.
“Le caratteristiche della linea di luce ID02 di ESRF – dettaglia Massimo Reconditi – sono ideali per la possibilità di osservare la struttura fine dei segnali di diffrazione (chiamati riflessioni) sia dalle proteine contrattili che dai sarcomeri ein questo modo risalire alle regioni del filamento spesso in cui avvengono le modifiche strutturali legate all’azione della titina e della MyBP-C”.
L’idea originaria dell’attivazione del filamento spesso tramite la sua meccanosensibilità implicava che i motori comincino ad attaccarsi all’actina a partire dalla periferia del filamento spesso. “In contrasto con questa idea”, spiega Ilaria Morotti, assegnista del PhysioLab che ha lavorato a questo progetto nell’ambito della sua tesi di dottorato, “i nostri esperimenti forniscono l’evidenza che l’attacco dei motori avviene prima dalla zona centrale dell’emi-filamento spesso, sotto l’azione della MyBP-C, e quindi si estende lungo il filamento fino alla sua periferia in funzione del carico, sfruttando l’azione cooperativa che i motori attaccati esercitano sull’attivazione del filamento sottile”.
Dal punto di vista medico, i risultati di questi esperimenti potranno aiutare a comprendere e curare le cardiomiopatie. “Le cardiomiopatie sono associate a difetti nella regolazione della contrazione cardiaca e molte di esse sono dovute a mutazioni nei geni che codificano la MyBP-C e la titina” – conclude Ilaria Morotti -. “Quindi comprendere il ruolo di queste proteine nella regolazione del cuore è il prerequisito per lo sviluppo di interventi terapeutici mirati a curare le patologie causate da ogni specifica mutazione”.
