Nei calamari l’RNA cambia le proteine e può regolare i mitocondri

Nei calamari, l’editing dell’RNA può modificare l’attività, la stabilità e la posizione delle proteine, influenzando anche il funzionamento di strutture cellulari come i mitocondri. È quanto emerge da uno studio sul calamaro costiero a pinne lunghe (Doryteuthis pealeii), pubblicato sulla rivista Cell da un gruppo guidato da biologi dell’Università della California a San Francisco (UCSF).

L’editing dell’RNA è un processo reversibile che cambia alcune istruzioni usate dalla cellula per produrre proteine, senza modificare il DNA. Negli animali è mediato da enzimi chiamati ADAR, acronimo di «adenosina deaminasi che agisce sull’RNA». In pratica, è come sostituire un ingrediente in una ricetta dopo averla stampata, prima che venga usata per preparare il piatto. Per approfondire il ruolo di questi enzimi, si veda l’articolo sulla proteina ADAR1 nella biologia molecolare.

I cefalopodi coleoidi — calamari, polpi e seppie — sono noti per la loro notevole capacità di editing. Per capire quali conseguenze abbia sulle proteine, i ricercatori hanno analizzato il proteoma del calamaro, cioè l’insieme delle proteine prodotte dall’organismo, stimato in circa 24.000 proteine. Hanno esaminato quasi 8.000 siti di editing in oltre 2.000 proteine, confrontando il lobo ottico con le branchie.

Il lobo ottico, coinvolto nella vista e nelle risposte agli stimoli visivi, è una parte importante del sistema nervoso centrale del calamaro. Qui l’editing è risultato frequente e più complesso che nelle branchie, un organo con funzioni soprattutto respiratorie. I ricercatori osservano che i cefalopodi combinano la più robusta capacità di editing ADAR tra gli invertebrati con sistemi nervosi particolarmente complessi; le due caratteristiche si sono sviluppate insieme, anche se questo non dimostra da solo un rapporto di causa ed effetto. Le capacità cognitive dei cefalopodi sono state oggetto anche di studi sulle somiglianze tra il cervello del calamaro e quello degli esseri umani.

«Abbiamo riscontrato effetti sull’attività, sulla stabilità e sulla localizzazione delle proteine, e persino sul modo in cui interagiscono con altre proteine. Gli effetti a valle arrivano persino a regolare la salute degli organelli», ha dichiarato a ScienceAlert Jack Moen, primo autore dello studio e scienziato cellulare e molecolare dell’UCSF. Gli organelli sono strutture interne alla cellula che svolgono funzioni specifiche, un po’ come gli organi nel corpo.

Le modifiche osservate interessano sequenze che codificano proteine, non le regioni del genoma che non ne codificano. Tra le proteine modificate ci sono anche gli enzimi ADAR stessi: in questo modo, anche gli strumenti che realizzano l’editing possono essere regolati. «Un altro risultato che ci ha colpito è la possibilità di creare nuove sequenze proteiche», ha aggiunto Moen. Il gruppo ha individuato 5.000 proteine corte che non comparivano né nel proteoma di riferimento del calamaro né in Swiss-Prot, un database di riferimento con dati su 14.000 organismi.

L’editing può inoltre cambiare la posizione delle proteine nella cellula: alcune forme modificate si spostano dalla periferia verso il nucleo. La ricodifica può influire anche sugli organelli, compresi i mitocondri, che producono energia. Secondo i ricercatori, le modifiche potrebbero rendere i mitocondri del calamaro più stabili al variare delle condizioni ambientali e più capaci di riciclarsi. Sembrano inoltre interessare i sistemi della creatina, che forniscono energia rapidamente e potrebbero sostenere i movimenti evasivi del calamaro o altri processi cerebrali complessi.

Questi cambiamenti avvengono modificando una base dell’RNA alla volta, senza alterare il DNA. Perciò non comportano mutazioni del modello genetico che possano essere trasmesse alla discendenza: sono variazioni reversibili nella produzione delle proteine. Resta da chiarire perché questa capacità sia così sviluppata nei cefalopodi. Secondo Moen, potrebbero contare sia la struttura degli enzimi ADAR sia altri fattori ancora da studiare.

La varietà teorica delle proteine possibili è enorme, ma non è detto che gli animali le producano tutte. «Se consideriamo tutti i siti individuati nei dati di sequenziamento dell’RNA, la stima teorica si avvicina a 10²⁴⁸», ha detto Moen a ScienceAlert: un numero di oltre 100 ordini di grandezza superiore a quello di tutti gli atomi dell’Universo. «Descriviamo un’enorme diversità potenziale», ha precisato. «Non sappiamo quanta parte di essa venga effettivamente prodotta dagli animali».

Fonte: sciencealert.com