La ricerca sta scoprendo enzimi essenziali per il mantenimento della salute del cuore

La ricerca sta scoprendo enzimi essenziali per il mantenimento della salute del cuore

Un nuovo studio ha identificato un enzima che svolge un ruolo importante nell’assorbimento delle proteine ​​non necessarie o danneggiate nel cuore, un processo importante per il mantenimento della salute del cuore.

Nello studio, i ricercatori hanno scoperto che bassi livelli di un enzima chiamato peptidasi 5 specifica per l’ubiquitina, o USP5, portano all’accumulo di proteine ​​nelle cellule del muscolo cardiaco e innescano un tipo di malattia cardiaca chiamata cardiomiopatia dilatativa in modelli animali.

Lo studio è stato condotto dal Max Planck Institute for Heart and Lung Research (MPI HLR) e ha coinvolto ricercatori del Randall Center for Cell & Molecular Biophysicals presso il King’s College London BHF Center of Research Excellence. I risultati sono stati pubblicati inLa scienza avanza.

USP5 -forze protettive

Mantenere l’equilibrio delle nuove proteine ​​e accumulare quelle vecchie o difettose nel cuore è importante per la salute del cuore. L’organismo dispone di speciali fabbriche di gestione dei rifiuti (chiamate proteasomi) che scompongono le proteine ​​quando vengono danneggiate o non sono più necessarie. Ma quando questo processo va storto, le proteine ​​possono accumularsi e compromettere la funzione del cuore, portando a malattie cardiache.

Le malattie cardiache causate dall’accumulo di “spazzatura” proteica non funzionale (proteinopatie) sono una causa comune di insufficienza cardiaca. Non esistono terapie causali per queste malattie. Identificare nuovi percorsi verso la causa principale – l’accumulo di “spazzatura” proteica mal ripiegata – potrebbe alleviare molte di queste condizioni. “

Il professor Mathias Gautel, professore di cardiologia molecolare al King's e coautore dello studio

Quando le proteine ​​sono pronte per essere scomposte, vengono “contrassegnate” con un marcatore molecolare chiamato ubiquitina in modo che possano essere trasportate al proteasoma. Prima che la proteina entri nel proteasoma, il tag dell'ubiquitina viene trattenuto e spezzato per essere riutilizzato. L'USP5 svolge un ruolo cruciale nel riciclare l'etichetta dell'ubiquitina per garantire un equilibrio tra generazione e degradazione delle proteine.

Nella ricerca di nuovi approcci terapeutici, i ricercatori dell’MPI HLR hanno dimostrato che nei modelli murini, bassi livelli di USP5 causano cardiomiopatia dilatativa, una condizione in cui una o entrambe le camere del cuore si ingrandiscono, riducendo la loro capacità di contrarsi.

"Utilizzando la manipolazione genetica, abbiamo disattivato specificamente l'USP5 nelle cellule del muscolo cardiaco di animali adulti. Quando l'USP5 mancava, gli animali hanno sviluppato come risultato una cardiomiopatia dilatativa" articolo.

"Utilizzando la risonanza magnetica (MRI), abbiamo dimostrato che questi animali avevano cuori significativamente ingranditi e una capacità di pompaggio notevolmente ridotta", aggiunge Yvonne Eibach, ricercatrice di dottorato presso MPI HLR e co-autrice principale dell'articolo.

I ricercatori hanno dimostrato che quando hanno aumentato i livelli di USP5 nelle colture cellulari e nei modelli murini di cardiomiopatia, le cellule cardiache sono state ripulite dalla proteina “spazzatura”. I topi con livelli aumentati di USP5 sono stati in grado di far fronte meglio quando i loro cuori sono stati sottoposti a un aumento dello stress da pressione, che si osserva in condizioni come l’ipertensione. Questi esperimenti si avvalgono dell'esperienza del laboratorio Gautel nello studio delle proteine ​​difettose coinvolte nelle malattie cardiache.

Un potenziale bersaglio terapeutico

"Il nostro studio mostra il ruolo del riciclo della catena dell'ubiquitina nella cardiomiopatia dilatativa, per la quale l'USP5 è essenziale per la prima volta. Partiamo dal presupposto che la progressione della malattia sia lenta", afferma il professor Thomas Braun dell'MPI HLR, autore senior dello studio.

I ricercatori sottolineano che sono necessarie ulteriori ricerche approfondite per determinare se l’USP5 possa essere un obiettivo per lo sviluppo di farmaci. Come passo successivo, i team intendono studiare i meccanismi che portano alla perdita della proteina USP5 nella cardiomiopatia dilatativa.

“Se si riuscissero a trovare modi efficaci e pratici per alterare i livelli di USP5 nelle cellule cardiache, partendo da modelli cellulari e animali, ciò potrebbe aprire la strada allo sviluppo di nuove terapie contro un’ampia gamma di malattie cardiache”, aggiunge il professor Gautel.

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