Uno studio sui lieviti collega lo zucchero alla crescita di cellule cancerogene

I lieviti sono un gruppo variegato di organismi unicellulari che rappresentano un grande potenziale non ancora intaccato per sviluppi nel settore alimentare e sanitario. Esistono oltre 1 500 specie biodiverse di lieviti, dei quali il Saccharomyces cerevisiae – meglio conosciuto come lievito di birra – è conosciuto da secoli ed è usato per la birrificazione, la panificazione e, più recentemente, in farmaci come l’insulina. Altre varietà non sono ancora state studiate a fondo, anche se si sta lavorando per analizzare il loro vasto potenziale.

Un recente studio adesso ha fatto luce sul rapporto tra gli zuccheri e la crescita dei tumori cancerosi, usando il lievito come organismo modello. Il sostegno dell’UE in forma di una borsa Marie Curie al progetto PI SIGNALLING è confluito in questa ricerca, i risultati della quale sono stati pubblicati sulla rivista “Nature Communications”.

In assenza di ossigeno, le cellule trasformano lo zucchero mediante glicolisi, un metodo meno efficiente rispetto alla respirazione. Si tratta del processo che fa bruciare i muscoli durante attività estenuanti e che produce etanolo durante la produzione della birra. L’aspetto nel quale le cellule del lievito e le cellule del cancro differiscono da altre cellule è che trasformano lo zucchero usando preferibilmente questo metodo, in un fenomeno conosciuto come effetto Warburg, dal nome del Premio Nobel tedesco Otto Heinrich Warburg.

Proteine attivate dallo zucchero

I risultati di questo nuovo studio suggeriscono che c’è “un meccanismo evolutivo conservato che lega la fermentazione all’attivazione delle proteine Ras, un importante regolatore della proliferazione cellulare nei lieviti e nelle cellule dei mammiferi, e fondamentale prodotto proto-oncogeno.” Le proteine Ras agiscono come interruttori nelle reti di segnalazione intracellulare, controllando processi come la proliferazione delle cellule, l’apoptosi e la migrazione cellulare. Le mutazioni di queste proteine sono state collegate al cancro, perché contribuiscono all’abilità delle cellule del cancro di crescere senza controllo. Lo studio dei ricercatori mostra che le Ras possono essere attivate dallo zucchero.

Questa classe di proteine è presente anche nel lievito e questo lo rende un organismo modello ideale per studiare la sua influenza sulle cellule del cancro. I ricercatori hanno esaminato l’attivazione delle Ras in vivo, con glucosio aggiunto a cellule cresciute in galattosio, e in situ, con intermedi glicolitici.

L’obiettivo era identificare la connessione molecolare tra la fermentazione del glucosio e l’attivazione delle Ras. I risultati suggeriscono che l’effetto Warburg crea un circolo vizioso attraverso l’attivazione delle Ras, causando un più alto tasso di fermentazione per stimolare la potenza oncogenica. L’equipe di ricerca sottolinea che i risultati non mostrano che lo zucchero causa il cancro, ma piuttosto dimostrano in che modo lo zucchero è scomposto in modo diverso nelle cellule del cancro.

PI SIGNALLING (Phosphate sensing for activation of the protein kinase A pathway in yeast) ha studiato il Saccharomyces cerevisiae come sistema modello per la ricerca sulle cellule eucariotiche a causa della sua tracciabilità genetica e dei potenti approcci genomici.

L’autore principale dello studio, Johan Thevalain, spiega che la connessione biochimica tra la disponibilità del nutriente in forma di glucosio, azoto, fosfato, solfato e altri, e il controllo del percorso PKA è stato un tema centrale della ricerca condotta dall’equipe negli ultimi 30 anni. La sua importanza sta anche nel fatto che il percorso di segnalazione PKA controlla il tasso di fermentazione, la tolleranza dello stress e molte altre proprietà delle cellule del lievito. Queste proprietà sono di cruciale importanza in applicazioni industriali del lievito, come la produzione di bevande fermentate, bioetanolo e biocomposti.

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