Pericoli nascosti: gli scienziati scoprono gli effetti inattesi degli antibiotici

Di Stowers Institute for Medical Research, 26 agosto 2023

Immagine fluorescente che mostra cellule con nucleoli normali (arancione brillante) nei nuclei (viola) circondati da filamenti di actina (blu scuro). Credito: immagine per gentile concessione di Tamara Potapova, Gerton Lab, Stowers Institute for Medical Research

Circa il 90% dei farmaci non raggiunge il mercato, evidenziando la chiara necessità di una maggiore efficienza nello sviluppo dei farmaci. La storia non è diversa per i farmaci mirati alla cura del cancro, molti dei quali falliscono per vari motivi. Ora, i ricercatori hanno rivelato uno dei motivi per cui alcuni composti antitumorali possono causare effetti collaterali inaspettati. Questa ricerca potrebbe aiutare a comprendere il motivo per cui alcuni farmaci sono più promettenti di altri, fornendo un nuovo strumento che può essere utilizzato per identificare tali farmaci e candidati farmaci.

Uno dei processi cellulari più essenziali e dispendiosi in termini di energia è la biogenesi dei ribosomi, la formazione delle macchine cellulari che producono tutte le proteine. Per le cellule tumorali, questo processo è fondamentale. Un recente studio pubblicato sulla rivista eLife dallo Stowers Institute for Medical Research ha esaminato oltre 1.000 farmaci antitumorali esistenti per valutare il loro impatto sulla struttura e sulla funzione del nucleolo, l’onnipresente organello cellulare in cui sono realizzati i ribosomi.

"Tutte le cellule devono produrre proteine ​​per funzionare, quindi devono produrre ribosomi, che sono anche essi stessi complessi proteici", ha detto l'autrice principale Tamara Potapova, Ph.D., una specialista di ricerca nel laboratorio della ricercatrice Jennifer Gerton, Ph.D.. “Nelle cellule tumorali, la produzione di ribosomi deve essere in overdrive per compensare gli elevati tassi di proliferazione che richiedono ancora più proteine”.

Illustrazione grafica di un nucleolo normale e del suo stato di stress estremo in seguito all'inibizione trascrizionale della chinasi ciclina-dipendente da parte di agenti chemioterapici. Credito: immagine per gentile concessione di Mark Miller e Tamara Potapova, Stowers Institute for Medical Research

The nucleolus is a special part of the cell nucleus that houses ribosomal DNADNA, or deoxyribonucleic acid, is a molecule composed of two long strands of nucleotides that coil around each other to form a double helix. It is the hereditary material in humans and almost all other organisms that carries genetic instructions for development, functioning, growth, and reproduction. Nearly every cell in a person’s body has the same DNA. Most DNA is located in the cell nucleus (where it is called nuclear DNA), but a small amount of DNA can also be found in the mitochondria (where it is called mitochondrial DNA or mtDNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">DNA, and where ribosomal RNARibonucleic acid (RNA) is a polymeric molecule similar to DNA that is essential in various biological roles in coding, decoding, regulation and expression of genes. Both are nucleic acids, but unlike DNA, RNA is single-stranded. An RNA strand has a backbone made of alternating sugar (ribose) and phosphate groups. Attached to each sugar is one of four bases—adenine (A), uracil (U), cytosine (C), or guanine (G). Different types of RNA exist in the cell: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), and transfer RNA (tRNA)." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"> La produzione dell'RNA e l'assemblaggio dei ribosomi avvengono in gran parte. I nucleoli possono variare notevolmente nell'aspetto, fungendo da indicatori visivi della salute generale di questo processo. Pertanto, il team ha trovato un modo per sfruttare questa variazione e si è chiesto in che modo i farmaci chemioterapici influiscono sul nucleolo, causando stress nucleolare.

"In questo studio, non solo abbiamo valutato come i farmaci antitumorali alterano l'aspetto dei nucleoli, ma abbiamo anche identificato categorie di farmaci che causano forme nucleolari distinte", ha affermato Gerton. “Ciò ci ha permesso di creare un sistema di classificazione dei nucleoli in base al loro aspetto che è una risorsa che altri ricercatori possono utilizzare”.