Trovato nel moscerino della frutta interruttore per il cancro

La Drosophila melanogaster, il moscerino della frutta, mostra gli stessi meccanismi alla base dell'obesità umana

Gli embrioni dei moscerini della frutta (drosophila) dopo un solo giorno entrano in una fase in cui le loro cellule liberamente iniziano a dividersi e a proliferare, permettendo all’insetto di crescere notevolmente di dimensioni.

Questo è vero per tutti gli animali, che hanno la maggior parte della loro crescita concentrata prima della maturazione sessuale. Fino ad oggi, i ricercatori non conoscevano nulla circa lo stato metabolico che si verifica quando le cellule si dividono durante la prima parte dello sviluppo. Ma in uno studio pubblicato online il 1 Febbraio 2011 in Cell Metabolism i ricercatori dell’Università dello Utah hanno dimostrato che questa divisione cellulare nella Drosophila dipende da uno stato metabolico molto simile a quando le cellule “impazziscono” e formano i tumori. A differenza del cancro, tuttavia, questa proliferazione cellulare nei moscerini della frutta e di altri organismi si ferma quando l’animale ha raggiunto la maturità.

Guidati da Carl S. Thummel, professore di genetica umana, i ricercatori hanno identificato un interruttore genetico in grado di supportare la divisione cellulare e la crescita dei moscerini della frutta. Questa possibilità è controllata da un recettore nucleare e da un fattore di trascrizione (proteine che permettono di accendere e spegnere i geni) chiamati dERR, che sono simili a tre fattori di trascrizione umani conosciuti come ERRs (recettori per gli estrogeni). Due dei fattori di trascrizione ERR sono associati al cancro al seno, e questo porta Thummel a credere che la comprensione del ruolo di dERR  potrebbe far luce su come le cellule tumorali proliferano e si sviluppano  negli esseri umani usando uno stato metabolico noto come effetto Warburg.

“Nessuno ha mai pensato veramente lo stato metabolico che supporta la crescita normale durante lo sviluppo, o a come potrebbe essere correlato alla proliferazione delle cellule cancerose”, ha detto Thummel. “Il nostro studio ha una rilevanza diretta con la salute degli esseri umani. I nostri risultati con dERR suggeriscono che i fattori di trascrizione dei mammiferi fanno sostanzialmente la stessa cosa”.

Sebbene ci sia probabilmente più di un regolatore che controlla lo stato metabolico di divisione e proliferazione cellulare, individuare il ruolo di dERR è un primo passo significativo nella comprensione di questo processo. Lo studio di Thummel mostra che dERR supporta la proliferazione delle cellule regolando il metabolismo, una funzione essenziale con cui le persone, i moscerini della frutta e gli altri organismi immagazzinano e utilizzano i nutrienti in maniera appropriata.

Negli esseri umani e nei moscerini della frutta pienamente sviluppati, la maggior parte delle cellule sono in uno stato di omeostasi metabolica, in cui vengono utilizzate sostanze nutrienti per sostenere la normale attività vitale. Per mantenere questo stato, le cellule trasformano i carboidrati in ATP, la molecola che è la principale fonte di energia per tutti gli organismi. Durante lo sviluppo precoce, tuttavia, le cellule devono dividersi e proliferare per formare organi e tessuti che consentiranno di far funzionare l’organismo maturo. Per fare questo, lo stato metabolico dell’embrione cambia  in modo che invece di produrre solo ATP, le cellule utilizzano i carboidrati per produrre proteine, lipidi e nucleotidi che supportano la divisione cellulare e la proliferazione necessarie per la crescita.

Utilizzando il metodo di silenziamento genico in Drosophila sviluppato da Kent Golic, professore di biologia dell’Università dello Utah, Thummel e i suoi colleghi del dipartimento di genetica umana hanno scoperto che dERR svolge un ruolo centrale nello sviluppo della Drosophila, attivando un insieme di geni metabolici che permettono alle cellule di dividersi e proliferare. Quando i ricercatori hanno “messo a tacere” dERR in alcuni embrioni di Drosophila allo stadio iniziale, quando le cellule iniziano a dividersi furiosamente, il metabolismo è stato interrotto, la crescita si è fermata e gli insetti sono morti. Questo è un argomento convincente per il ruolo fondamentale che questi recettori degli estrogeni giocano nel metabolismo, nella proliferazione cellulare e, molto probabilmente, nel cancro umano, secondo Thummel.

“L’intero programma metabolico dell’animale viene modificato quando viene rimosso dERR,” ha detto. “E’ abbastanza sorprendente che questo fattore di trascrizione attiva un intero programma che supporta la crescita”.

L’effetto Warburg è simile allo stato metabolico negli embrioni del moscerino della frutta. Invece di utilizzare sostanze nutrienti per produrre ATP, questi due effetti permettono alle cellule di dividersi e proliferare senza controllo. Una serie di studi hanno dimostrato una stretta associazione tra i recettori ERR e il cancro, e Thummel e i suoi colleghi hanno fornito un nuovo approccio per studiare tali recettori nei mammiferi.

“I nostri studi su questo tipo di recettori nella Drosophila sollevano l’importante possibilità che un errore di codifica in geni legati al metabolismo degli embrioni nei mammiferi, che permette la proliferazione cellulare veloce, sia associata al cancro attraverso la capacità di promuovere l’effetto Warburg”, scrivono i ricercatori.

I futuri studi in laboratorio di Thummel saranno diretti alla comprensione di come dERR sa quando accendere lo stato metabolico favorevole alla crescita. I ricercatori vogliono anche capire se ha altre funzioni nel corso della vita, quando l’animale adulto è in uno stato di omeostasi.