Seminario di Biologia - I condensati biologici nella compartimentazione spazio-temporale della cellula
a.a. 2018/19
Responsabile didattico: Claudio Schneider
Durata: 28 ore
Programma: I Condensati Biologici nella compartimentazione spazio-temporale della cellula.
Negli ultimi 5 anni evidenze sostanziali si sono accumulate ad evidenziare il ruolo fondamentale degli ‘organelli’-non-delimitati da membrane ovvero ‘condensati’ di proteine ed RNA nella formazione di ‘compartimenti’ che concentrano dinamicamente le reazioni biochimiche edorganizzano nello spazio e nel tempo il flusso dinamico e la fedeltà delle stesse reazioni di molti processi cellulari. Tali condensati sono formati attraverso separazione di fase tra liquidi (Liquid-liquid-phase-separation LLPS, fenomeno che assomiglia alla nota formazione di goccioline d’olio nell’aceto) e sono trovati sia nel citoplasma che nel nucleo, a contenere sia proteine che RNA e DNA. Attualmente le conoscenze si sono concentrate sulla componente proteica dimostrando che la caratteristica distintiva delle proteine costituenti è la presenza di regioni/‘domini’ strutturalmente disordinati a comprendere domini prionici/amiloidali. Le interazioni ‘deboli’ tra questi domini/regioni disordinati (regolati da modificazioni post-traduzionali quali fosforilazione,metilazione e acetilazione) ed RNA porta alla formazione mediante ’separazione-di-fase’ di questi condensati, che servono per concentrare ciò che deve essere ulteriormente modificato e trasportarloo specificamnet ai siti di ‘utilizzo’. La separazione di fase o ‘demescolamento’ , serve quindi le analoghe funzioni di compartimentazione funzionale maggiormente note nel traffico vescicolare per lo scambio dinamico tra i vari compartimenti delimitati da membrana. L’organizzazione dinamica dell’ambiente intracellulare in ‘condensati’ delinea uno scenario ‘rivoluzionario’ per la comprensione degli aspetti di base della biologia cellulare, aprendo il ponte alle domande e conoscenze fondamentali che la fisica della materia condensata ha delineato per la comprensione della ‘materia-attiva’. Nell’ambito applicativo alla medicina, le evidenze accumulate finora sulla biologia dei condensati offrono già spunti critici alla comprensione dei meccanismi di base responsabili per malattie devastanti quali Alzheimer, Parkinsono a Sclerosi Amiotrofica.