Il gruppo del Prof. Antimo Di Maro si occupa da anni di ‘proteine inattivanti i ribosomi’ che sono d’interesse date le potenziali applicazioni biotecnologiche. Alla luce di ciò nella fase finale del progetto, il gruppo di Biochimica ha intrapreso la purificazione e caratterizzazione delle proteine inattivanti i ribosomi presenti nei semi della segale del Matese.
Le proteine inattivanti i ribosomi
Le proteine inattivanti i ribosomi (RIPs, dall’inglese Ribosome Inactivating Proteins) sono enzimi di origine prevalentemente vegetale, e in alcuni casi batterica, capaci di bloccare irreversibilmente la sintesi proteica cellulare, provocando la morte della cellula. Le RIPs possiedono un’attività enzimatica di tipo N-glicosilasico, che consiste nella rimozione di una singola adenina da una regione altamente conservata dell’RNA ribosomiale (rRNA) della subunità maggiore del ribosoma, denominata Sarcin-Ricin Loop. Questa modificazione impedisce il legame dei fattori di allungamento e arresta definitivamente la sintesi proteica.
In base alla loro struttura, le RIPs vengono generalmente suddivise in due categorie principali:
• RIPs di tipo 1: Sono costituite da una singola catena polipeptidica dotata di attività enzimatica. Presentano una tossicità sistemica relativamente bassa, poiché penetrano con difficoltà nelle cellule intatte. Un esempio noto è la saporina, estratta da Saponaria officinalis L.
• RIPs di tipo 2: Sono proteine eterodimeriche formate da due catene polipeptidiche (A e B) unite da un ponte disolfuro. La catena A possiede l’attività enzimatica tossica, analoga a quella delle RIPs di tipo 1, mentre la catena B è una lectina in grado di legarsi ai carboidrati presenti sulla superficie cellulare, favorendo l’ingresso della tossina mediante endocitosi. Queste molecole risultano estremamente tossiche; l’esempio più noto è la ricina, estratta da Ricinus communis L.
Grazie alla loro elevata attività citotossica, le proteine inattivanti i ribosomi sono ampiamente studiate in ambito biomedico per lo sviluppo di:
• Immunotossine: molecole coniugate in cui una RIP (spesso di tipo 1 o la sola catena A di una RIP di tipo 2) viene legata a un anticorpo monoclonale. Quest’ultimo riconosce selettivamente le cellule tumorali, consentendo il rilascio della tossina al loro interno e la conseguente distruzione mirata.
• Agenti antivirali, antifungini e antiparassitari: alcune RIPs mostrano la capacità di inibire la replicazione virale o lo sviluppo di funghi e parassiti, offrendo nuove prospettive terapeutiche e applicazioni nella protezione delle colture agricole.
Le proteine inattivanti i ribosomi nei semi della segale del Matese
In questo conteso, il gruppo di biochimica ha purificato e caratterizzo tre nuove proteine inattivanti i ribosomi dai semi della segale del Matese.
Al momento gli studi condotti hanno permesso di: i) mettere a punto il protocollo di purificazione; ii) determinare l’azione enzimatica sui ribosomi di coniglio con uno specifico saggio enzimatico; e iii) verificare la capacità di danneggiare altri substrati enzimatici come il DNA di sperma di salmone e di inibire la crescita del fungo Penicillium digitatum (responsabile del marciume degli agrumi).
Accertata la capacità enzimatica delle 3 proteine, il gruppo confida di continuare/completare questi studi con gruppi esperti del “Primo Policlinico” dell’Università degli Studi della Campania ‘Luigi Vanvitelli’ per provare l’attività antitumorale.
Bibliografia
Stirpe F. (2013). Ribosome-inactivating proteins: from toxins to useful proteins. Toxicon, 67, 12–16. https://doi.org/10.1016/j.toxicon.2013.02.005
Pizzo, E., & Di Maro, A. (2016). A new age for biomedical applications of Ribosome Inactivating Proteins (RIPs): from bioconjugate to nanoconstructs. Journal of biomedical science, 23(1), 54. https://doi.org/10.1186/s12929-016-0272-1
