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Magazine ufficiale dell’Associazione Onlus Butterfly

IL BREVIARIO

Un modello cellulare semplice per lo studio
delle malattie mitocondriali

di Silvia Francisci e Arianna Montanari
Dipartimento di Biologia e Biotecnologie “Charles Darwin”, Università La Sapienza, Roma
I mitocondri sono degli organelliuli presenti Difetti di geni nucleari codificanti fattori di as-
nelle cellule deputati alla produzione dell’ener- semblaggio dei complessi respiratori
gia necessaria per le molteplici funzioni cellu- Difetti di geni codificanti fattori coinvolti nella
lari. Al loro interno, infatti, gli zuccheri, già biogenesi dei mitocondri.
parzialmente demoliti nel citosol (la restante Difetti di geni che alterano la stabilità del
parte della cellula) tramite reazioni che non uti- mtDNA (DNA mitocondriale).
lizzano ossigeno, vengono trasformati tramite
reazioni di ossidazione (reazioni che utilizzano Il contributo più importante alla conoscenza
l’ossigeno) in molecole ad alta energia (ATP), delle basi molecolari delle patologie mitocon-
che poi la cellula può utilizzare per portare driali è arrivato dalla scoperta di un numero im-
avanti tutte le sue funzioni. La serie di enzimi pressionante di mutazioni patogenetiche a
mitocondriali che si trovano sulla membrana in- carico del mtDNA.
terna del mitocondrio e che rendono possibili (http://www.mitomap.org/MITOMAP)
queste reazioni viene complessivamente chia- Fin dal 1963 è noto si sa che i mitocondri hanno
mata “catena respiratoria” ed è composta da propri geni, ma solo nel 1988 si sono potute col-
cinque complessi enzimatici (complessi I-IV e la legare anomalie di questi geni a malattie umane.
ATP- sintasi). In quell’anno il gruppo di D.C. Wallace identificò
Oltre a questo fondamentale ruolo, i mitocon- l’origine di una forma di cecità giovanile riscon-
dri hanno l’importante caratteristica di conte- trata in parecchie famiglie (la neuropatia ottica
nere materiale genetico (DNA). Mentre nel ereditaria di Leber) con una piccola mutazione
nucleo della cellula è contenuta la maggior ereditaria in un gene mitocondriale. Più o meno
parte del DNA, quello dei mitocondri è costi- nello stesso periodo altri gruppi collegarono la
tuito da piccole molecole circolari e contiene- delezione di regioni di DNA mitocondriale con
contenenti le informazioni genetiche necessarie alterazioni muscolari progressive. Vari gruppi di
per la sintesi di alcune proteine che si trovano ricerca sono ora riusciti a stabilire che difetti del
solo nel mitocondrio stesso. DNA mitocondriale provocano, o contribuiscono
Questi organelli sono, inoltre, importanti nel a provocare, un’ampia gamma di patologie, al-
metabolismo dei ROS (specie reattive dell’ossi- cune delle quali poco note, ma potenzialmente
geno) e sono legate ai meccanismi della morte gravissime. Di interesse più generale è il fatto
cellulare programmata (apoptosi) e alla l’omeo- che alterazioni del DNA mitocondriale hanno
stasi del calcio. un ruolo in alcuni casi di diabete e insufficienza
cardiaca. Inoltre dati sempre più numerosi
Le malattie legate alla alterata funzione dei mi- fanno pensare che lesioni a livello dei geni mi-
tocondri, dette malattie mitocondriali, com- tocondriali possano contribuire al processo di in-
prendono, quindi, diverse sindromi cliniche vecchiamento ed alle malattie degenerative
legate ad alterazioni della via finale del meta- croniche che compaiono frequentemente in età
bolismo energetico della cellula. avanzata: morbo di Alzheimer, Pparkinson e
Le alterazioni mitocondriali si possono classifi- varie alterazioni motorie.
care in quattro gruppi principali: Anche se fino a epoca recente i biologi hanno
Difetti di geni nucleari codificanti le compo- prestato scarsa attenzione al DNA mitocon-
nenti strutturali della catena respiratoria driale, non sarebbe stato difficile prevedere le

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