Molte proteine (forse tutte) vengono decorate con degli zuccheri dalle nostre cellule. Questo processo prende il nome di glicosilazione e sembra che sia talmente regolato da poter parlare di un codice degli zuccheri, una sorta di messaggio cifrato scritto sulle proteine con gli zuccheri (come se decorassimo un albero di natale disponendo le palline a formare delle parole).
Le cellule tumorali hanno uno schema di glicosilazione diverso dalle cellule normali e pare che le cellule del sistema immunitario possano riconoscere queste differenze. Qui le nostre conoscenze sono sempre nebulose e ci sono interi gruppi di biologi che per capirci di più provano ogni giorno a pescare nuove proteine glicosilate.
Gli Scienziatimatti di oggi hanno tirato la loro esca alla ricerca di nuovi bersagli, ma non hanno pescato proteine…
L’esca usata dagli Scienziatimatti consisteva in una manciata di zuccheri modificati in lab per essere riconoscibili. Questi zuccheri sono stati dati in pasto alle cellule che li hanno usati come sono abituate a fare per decorare tutto quello che gli capitava a tiro. Recuperando le esche con ciò che vi era rimasto attaccato i ricercatori hanno trovato dell’RNA!!
L’RNA non è una proteina, bensì un acido nucleico, la cui funzione più conosciuta è quella di trasportare un’informazione genetica che la cellula userà per costruire una proteina. Nonostante tutte le nostre conoscenze attuali sulla glicosilazione non avevamo mai pensato che anche l’RNA potesse essere decorato con degli zuccheri!
Dopo aver verificato che l’RNA non fosse rimasto nella loro rete per sbaglio, i ricercatori hanno osservato meglio gli RNA modificati scoprendo che erano RNA-Y, degli RNA molto corti e fatti da due filamenti (cosa inusuale perché in genere l’RNA ha un solo filamento).
Una tecnica chiamata northern-blot ci permette di vedere quanto RNA c’è dentro le cellule (invece il western-blot ci fa vedere le proteine… Che fantasia nei nomi!). Le bande bianche nella parte scura in basso sono l’RNA totale. Più le bande sono intense, più RNA c’è.
Nella parte in alto invece è stato cercato lo zucchero modificato, l’esca usata dai ricercatori per pescare tutto ciò che c’era di glicosilato nelle cellule.
Nella terza colonna è stato usato un enzima che distrugge l’RNA (RNase cocktail) e, a dimostrazione del fatto che gli zuccheri sono legati all’RNA, se distruggiamo l’RNA perdiamo anche gli zuccheri. Invece enzimi che distruggono il DNA (Turbo DNase, nella linea 2) oppure un enzima che impedisce alle RNAsi di funzionare (SUPERaseln, linea 4) non hanno effetto sulla presenza/assenza degli zuccheri (immagine riadattata da Flynn et al. 2021).
Per capire in che parte della cellula gli RNA venissero agghindati con gli zuccheri, gli Scienziatimatti hanno separato i vari organelli della cellula ed hanno cercato gli RNA glicosilati scoprendo che erano praticamente tutti nel reticolo endoplasmatico.
Gli Scienziatimatti hanno aperto le cellule e le hanno separate nei vari organelli. Per verificare che la separazione avesse funzionato bene, hanno usato il western blot (tecnica per vedere la presenza/assenza di specifiche proteine) ed hanno cercato proteine che si trovano solo su certi organelli. Per esempio GAPDH e β-Tubulin sono nel citoplasma, RPN1 e Sec63 sono proteine del reticolo endoplasmatico (abbreviato con ER), e H3K4me3 può essere solo nel nucleo. Per vedere le proteine, i ricercatori hanno usato la tecnica del western blot (ad ogni banda nera corrisponde una proteina. Più la banda è nera, più proteina c’è), mentre per vedere l’RNA si usa una tecnica simile, il northern blot (invece delle bande nere abbiamo le bande bianche) (immagine riadattata da Flynn et al. 2021).
Il reticolo endoplasmatico è in genere solo una zona di passaggio. Possibile che gli RNA venissero consegnati altrove come succede per le proteine?
Effettivamente gli RNA zuccherosi finivano in gran parte sulla membrana plasmatica, la superficie esterna delle cellule.
E se questi RNA glicosilati messi in mostra sulla superficie delle cellule potessero essere riconosciuti dal sistema immunitario? Le cellule immunitarie hanno infatti delle antenne particolari per gli zuccheri ancora poco studiate, le proteine Siglec (sialic acid binding immunoglobulin lectin-type). I ricercatori hanno dimostrato che due Siglec si legavano proprio agli RNA glicosilati!
I ricercatori hanno usato J2, un anticorpo che si lega agli RNA a doppio filamento (dsRNA) ed hanno visto che J2 si legava sulla superficie di alcune cellule tumorali umane (HeLa cells). Eliminando l’RNA con l’enzima Rnase A l’anticorpo non trovava più nulla a cui aggrapparsi (il segnale rosso è quasi completamente scomparso nella colonna di destra).
L’idea è quindi quella che vediamo nel disegnino: l’RNA doppio filamento legato agli zuccheri è sulla membrana della cellula e può essere trovato da vari anticorpi specifici (J2, ma anche le Siglec) (immagine riadattata da Flynn et al. 2021)
Fun fact: gli zuccheri hanno strutture chimiche complesse e per fare prima a disegnarli, i biologi hanno inventato il codice fatto di simboli colorati che vediamo nel disegno qui sopra. Ogni simbolo colorato corrisponde ad una struttura chimica precisa.
I malati di lupus hanno spesso degli auto-anticorpi diretti contro gli RNA Y. Il lupus è infatti una malattia autoimmune, ovvero una malattia in cui il corpo pensa di attaccare degli invasori esterni ma in realtà si autobombarda.
Il fatto è che finora credevamo che l’RNA fosse solo dentro le cellule, quindi invisibile agli anticorpi che possono vedere solo la superficie esterna delle cellule… Che dr. House non ce ne voglia, ma se stavolta fosse davvero lupus?
Grazie agli Scienziatimatti che ci obbligano a riscrivere i libri di biologia con le loro scoperte sensazionali!
Qui il link alla ricerca originale: 10.1016/j.cell.2021.04.023
Oh noo! L’articolo è a pagamento! sci-hub potrebbe salvarci, ma è illegale!(?) 😀
Scienziati Matti 
Quasi quasi mi stampo l’immagine e mi costruisco una collana uguale
(- Carina quella collana!
– Non è una collana, imbecille: è una proteina zuccherata!)
Scherzi a parte, leggere una frase come Gli Scienziatimatti hanno aperto le cellule mi fa morire. Tipo uno che apre una scatoletta di tonno (non per fare politica ma solo per vedere se è a filetti o a tranci).
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Ahah, aprire le cellule è letteralmente quello che si fa! Anzi, a volte le scoperchio per vedere quello che c’è dentro nella posizione originale 🙂
Comunque collane e gioielli a tema biologico ce ne sono e ti dirò che ho visto gente con zuccheri e DNA tatuati!
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Ah, se è per quello io ho un meraviglioso pendente che riproduce una cellula ossea, preso al centro Weizmann di Rehovot. (Tatuati no, dai, che schifo!)
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