Grazie alla microscopia crioelettronica, Nobel per la Chimica 2017, un gruppo di ricercatori tedeschi è riuscito ad analizzare le molecole MHC-I. Svelato il meccanismo che allerta il sistema immunitario contro le cellule fuori controllo

Ci sono proteine che nel nostro corpo hanno una funzione fondamentale: sono i messaggeri che si occupano di aggiornare il sistema immunitario ogni volta che una cellula non funziona come dovrebbe o è attaccata da virus, batteri e parassiti. Un gruppo di biochimici dell’università Goethe di Francoforte e dell’Istituto di Biofisica Max Planck, in collaborazione con i ricercatori dell’università Martin Luther di Halle-Wittenberg, è riuscito a fotografarle così come appaiono nella cellula e a svelare i meccanismi alla base del loro funzionamento. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nature.

I ricercatori, in particolare, hanno scoperto che gli aggiornamenti di ogni cellula vengono trasmessi dal suo interno al sistema immunitario sotto forma di piccoli frammenti di proteine. Questi mattoncini sono trasportati sulla superficie cellulare, dove rimangono in attesa di essere riconosciute, da specifiche proteine note come molecole MHC-I. È proprio dal lavoro di queste molecole che si genera la risposta immunitaria e la produzione di anticorpi.

“Grazie ai progressi rivoluzionari nella microscopia crioelettronica siamo stati in grado di esaminare da vicino il meccanismo della molecola MHC-I – che è circa centomila volte più piccola della punta di uno spillo – e di determinare la sua struttura molecolare “, ha commentato Arne Möller, ricercatore dell’Istituto di Biofisica Max Planck. Il premio Nobel 2017 per la Chimica è stato assegnato proprio a Jacques Dubochet, Joachim Frank e Richard Henderson, i tre ricercatori le cui scoperte sono state alla base dell’invenzione della microscopia crioelettronica – in breve Cryo-EM – una tecnica che permette di fotografare in alta definizione l’infinitamente piccolo, ovvero le strutture delle biomolecole.

Fino a qualche anno fa si riuscivano a ottenere immagini simili a quelle di un televisore di inizio secolo: sfocate, sgranate e di difficile interpretazione. Con questa nuova tecnica le strutture da studiare vengono congelate molto velocemente con un metodo che si chiama vetrificazione. Grazie alla rapidità del congelamento, non si creano dei cristalli ma si trasforma la struttura del campione in una superficie vetrosa, che conserva la qualità e la trasparenza. Si riesce così a visualizzare il campione nel suo stato più naturale e non modificato. Questo processo inoltre sembra essere particolarmente indicato per acquisire immagini di proteine, molte delle quali si trovano nelle membrane della cellula, come fossere annegate in foglietti di lipidi.

Grazie alle scoperte effettuate gli scienziati hanno visto con maggiore chiarezza come la cellula riesce a generare informazioni importanti per il sistema immunitario. “La nostra ricerca mostra come le molecole MHC-I filtrano solo quei frammenti di informazioni che sono effettivamente necessari alle cellule del sistema immunitario. Questi risultati hanno risolto un puzzle vecchio di decenni e ci permettono ora di descrivere il processo con maggiore precisione“, spiega Robert Tampé dell’Istituto di biochimica di Francoforte. Questa nuova tappa nella conoscenza della sorveglianza immunitaria potrà aiutare i ricercatori a capire cosa succede quando virus e tumori ingannano il sistema immunitario e riescono a sfuggire al suo controllo. Un passo fondamentale anche verso il miglioramento delle immunoterapie, che puntano a rafforzare le difese del sistema immunitario contro i tumori.

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