L’amminoacido essenziale leucina può aumentare la produzione di energia cellulare aiutando a proteggere importanti proteine mitocondriali dalla degradazione. La scoperta rivela un legame precedentemente sconosciuto tra nutrizione e metabolismo e potrebbe aprire la strada a nuove strategie per combattere i disturbi metabolici e il cancro.
Secondo il sito web ScienceDaily, i mitocondri sono spesso descritti come le centrali elettriche della cellula perché producono la maggior parte dell’energia di cui il nostro corpo ha bisogno per crescere, vivere, riparare gli organi ed eseguire attività quotidiane. Ma non funzionano a velocità costante. Invece, i mitocondri regolano costantemente la loro attività in base alla quantità di energia di cui la cellula ha bisogno e ai nutrienti disponibili.
Gli scienziati sanno già che la dieta può influenzare questo processo. Meno specifico è il modo in cui i singoli nutrienti inviano segnali che alterano la funzione mitocondriale.
I ricercatori guidati dal professor Dr. Thorsten Hoppe dell’Istituto di genetica e del Cluster di eccellenza CECAD sulla ricerca sull’invecchiamento dell’Università di Colonia hanno rivelato un nuovo processo che coinvolge l’amminoacido leucina.
I loro risultati mostrano che la leucina può aiutare a trattenere le proteine essenziali nei mitocondri, consentendo al corpo di utilizzare l’energia in modo più efficiente. Lo studio, pubblicato su Nature Blood Cell, si intitola “La leucina inibisce la degradazione delle proteine mitocondriali esterne per migliorare la respirazione mitocondriale”.
La leucina è un amminoacido essenziale, il che significa che il corpo umano non può produrne abbastanza da solo e deve essere ottenuto attraverso il cibo. Gli aminoacidi sono gli elementi costitutivi utilizzati per produrre le proteine e la leucina è particolarmente abbondante negli alimenti ricchi di proteine come latticini, carne, fagioli e lenticchie.
I ricercatori hanno scoperto che la leucina fa molto di più che contribuire alla sintesi proteica. Aiuta anche a prevenire la degradazione di alcune proteine che si trovano all’esterno dei mitocondri, secondo il sito web ScienceDaily.
Queste proteine svolgono un ruolo importante nella produzione di energia perché aiutano a trasportare altri materiali nei mitocondri, dove possono essere utilizzate come parte del meccanismo di produzione di energia della cellula. Quando la leucina aiuta a immagazzinare queste proteine, i mitocondri possono lavorare in modo più efficiente e aumentare la quantità di energia prodotta dalla cellula.
“Siamo stati lieti di scoprire che lo stato nutrizionale di una cellula, in particolare i livelli di leucina, influisce direttamente sulla produzione di energia”, ha affermato il dottor Qiaochu Li, il primo autore dello studio.
“Questa programmazione consente alle cellule di adattarsi rapidamente alle crescenti richieste energetiche durante i periodi di abbondanza di cibo”, ha aggiunto il dottor Qiaochu Li, primo autore dello studio.
Le proteine di controllo della qualità cellulare svolgono un ruolo importante
Il team ha fatto risalire questo effetto a una proteina chiamata SEL1L, coinvolta nel controllo della qualità cellulare.
Le cellule controllano costantemente le loro proteine perché proteine danneggiate o errate possono interferire con la normale funzione. SEL1L aiuta a identificare le proteine che dovrebbero essere rimosse e a indirizzarle verso la degradazione. Secondo i ricercatori la leucina sembra ridurre l’attività di SEL1L. Ciò significa che meno proteine mitocondriali vengono danneggiate, consentendo a un maggior numero di esse di rimanere al loro posto e supportare la funzione mitocondriale, secondo il sito web ScienceDaily.
“Regolare i livelli di leucina e SEL1L può essere una strategia per aumentare la produzione di energia”, ha aggiunto Li. “Tuttavia, è importante procedere con cautela. SEL1L svolge anche un ruolo importante nel prevenire l’accumulo di proteine dannose, che è importante per la salute cellulare a lungo termine.”
Questo avvertimento è importante perché aumentare la produzione di energia non è automaticamente vantaggioso in ogni situazione. Gli stessi sistemi cellulari che immagazzinano proteine utili aiutano anche a eliminare i difetti, quindi cambiare quell’equilibrio può avere conseguenze inaspettate.
Effetti sulla fertilità e sulle cellule tumorali
Per esplorare gli effetti più ampi del metabolismo della leucina, i ricercatori hanno anche studiato Caenorhabditis elegans, un piccolo nematode comunemente usato in biologia perché molti dei suoi processi cellulari sono simili a quelli presenti negli organismi più complessi.
Negli animali, i problemi legati alla degradazione della leucina interrompono la funzione mitocondriale e sono collegati a problemi di fertilità.
Gli scienziati hanno esaminato anche le cellule tumorali del polmone umano. Hanno scoperto che alcune mutazioni che influenzano la produzione di leucina possono aiutare le cellule tumorali a sopravvivere. Questa osservazione potrebbe essere importante per la futura ricerca sul cancro perché i trattamenti che alterano i percorsi correlati alla leucina possono influenzare sia le cellule sane che quelle tumorali in modi diversi, secondo il sito web ScienceDaily.
I risultati si aggiungono alla crescente evidenza che gli alimenti fanno molto di più che fornire al corpo materie prime. Possono anche fungere da segnali che influenzano il funzionamento delle cellule. In questo caso, la leucina sembra aiutare le cellule a regolare la produzione di energia in base alla disponibilità dei nutrienti, proteggendo le principali proteine mitocondriali dai danni.
Rivelando un legame precedentemente sconosciuto tra leucina, controllo della qualità delle proteine e metabolismo mitocondriale, i ricercatori hanno identificato potenziali nuovi bersagli per malattie in cui il metabolismo cellulare è compromesso, inclusi cancro e disordini metabolici.
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