I ricercatori di Joslin scoprono come le cellule selezionano piccoli microRNA che vengono secreti in piccole vescicole chiamate esosomi e regolano il metabolismo in altre cellule a distanza.
BOSTON , 23 dicembre 2021 Il controllo della maggior parte delle funzioni corporee dipende dalla capacità delle cellule di comunicare tra loro. Conosciamo da tempo due vie per la comunicazione cellula-cellula: il sistema nervoso e la secrezione di ormoni. Negli ultimi cinque anni gli scienziati hanno riconosciuto un’importante terza via di comunicazione basata sugli esosomi: minuscole sacche o vescicole contenenti proteine e molecole di RNA che le cellule secernono in circolo dove possono essere assorbite da altre cellule per regolare il metabolismo.
Molti laboratori si stanno concentrando sugli esosomi che trasportano microRNA. Questi sono RNA molto corti che possono regolare la capacità di altri RNA più lunghi che producono diverse proteine ??cellulari e controllano la funzione cellulare. Pertanto, i microRNA influenzano molti aspetti del comportamento cellulare in salute e malattia.
Gli scienziati del Joslin Diabetes Center ora hanno scoperto come le cellule raccolgono una raccolta di microRNA per i loro esosomi, ha affermato C. Ronald Kahn , MD, ricercatore senior di Joslin e professore di medicina presso la Harvard Medical School .
“Il nostro lavoro offre una visione importante di questo nuovo meccanismo di comunicazione cellulare, perché rompe il codice del motivo per cui le cellule secernono alcuni microRNA e perché ne conservano altri”, ha affermato Kahn, autore corrispondente di un articolo su Nature che descrive il lavoro.
Kahn e i suoi colleghi hanno iniziato a studiare come le cellule decidono quali microRNA inserire nei loro esosomi allestendo colture di tessuti per cinque tipi di cellule coinvolte nel metabolismo (grasso bruno, grasso bianco, muscolo scheletrico, fegato e cellule “endoteliali” che rivestono i vasi sanguigni) .
I biologi hanno scoperto che questi diversi tipi di cellule secernono raccolte abbastanza diverse di microRNA nei loro esosomi. “Mentre alcuni microRNA sono secreti da tutti i tipi di cellule”, ha detto Kahn, “molti microRNA sono secreti solo da uno o due di questi tipi di cellule, anche se sono prodotti anche da altri tipi di cellule”.
“In alcuni casi, i microRNA sono 80 volte più concentrati nell’esosoma di quanto non lo siano nella cellula”, ha detto Kahn. “Altri microRNA sono 10 o 20 volte più concentrati nella cellula di quanto non lo siano negli esosomi”.
Per capire come ciò potrebbe accadere, il team ha cercato “motivi” di sequenze genetiche molto brevi nei microRNA che potrebbero rendere il microRNA più o meno probabile che venga secreto in un esosoma. I ricercatori hanno scoperto che ciascuno dei cinque tipi di cellule impiega diversi motivi di sequenza o codici per questo processo. In generale, ogni tipo di cellula utilizza questi codici di sequenza per determinare quali microRNA preferisce secernere e quali desidera trattenere.
Per convalidare questi risultati, i ricercatori di Joslin hanno modificato geneticamente i motivi della sequenza di microRNA per vedere se quelle alterazioni potevano cambiare un microRNA che normalmente sarebbe trattenuto per essere invece secreto, o viceversa. “Abbiamo dimostrato che questi codici non solo sono presenti, ma possono essere manipolati per modificare il comportamento di dove va il microRNA”, ha detto Kahn.
Nel loro insieme, queste scoperte nella codifica dei microRNA esosomi “attraversano davvero ogni area di ricerca”, ha detto Kahn.
Nel 2017, il laboratorio Kahn ha dimostrato che il tessuto adiposo è una delle principali fonti di esosomi contenenti microRNA e che questi microRNA che circolano nel flusso sanguigno possono regolare il modo in cui il fegato gestisce il glucosio e altri aspetti del metabolismo.
Nel loro ultimo articolo, Kahn e i suoi collaboratori hanno dimostrato che la modifica dei codici di sequenza nei microRNA provenienti dal grasso potrebbe aumentare la loro capacità di essere secreti dal grasso, assorbiti dal fegato e regolarne il metabolismo.
Il gruppo di Kahn ora sta esaminando se la capacità di manipolare i codici dei microRNA negli esosomi potrebbe migliorare le terapie geniche per il diabete e altre malattie metaboliche. “Con queste nuove scoperte, potremmo manipolare geneticamente un microRNA nel grasso sottocutaneo facilmente accessibile per mirare al miglioramento del metabolismo nel fegato, che è molto più difficile per la terapia genica diretta”, ha affermato. “E se qualcosa è andato storto, potremmo sempre togliere il grasso, mentre non puoi togliere il fegato.”
“Nel complesso, ciò che abbiamo fatto è di fondamentale importanza oltre lo spazio del metabolismo del diabete, perché questo approccio che abbiamo identificato può ora essere applicato ad altri tipi di cellule, comprese le cellule del cervello, del pancreas, dei reni o di altri tessuti”, ha detto Kahn. .
Ruben Garcia-Martin , un postdoc nel laboratorio Kahn, è stato l’autore principale dell’articolo su Nature . Guoxiao Wang di Joslin , Bruna Brandão e Tamires Marques Zanotto erano coautori. Hanno contribuito anche Samah Shah , Sandip Kumar Patel e Birgit Schilling del Buck Institute for Research on Aging. Il finanziamento è venuto dal National Institutes of Health.
FONTE Joslin Diabetes Center