La divisione cellulare, processo che si ripete miliardi di volte ogni giorno nel corpo umano, nasconde ancora meccanismi fondamentali incompresi dalla scienza. Una scoperta appena pubblicata su Nature Communications da ricercatori dell'Istituto Ruđer Bošković di Zagabria ribalta due decenni di consenso scientifico su come i cromosomi si posizionano correttamente prima che una cellula si divida. Gli errori in questo delicatissimo processo sono alla base di numerosi tumori e disturbi genetici, rendendo la comprensione di questi meccanismi cruciale per lo sviluppo di nuove terapie oncologiche.
Al centro della rivoluzione scientifica c'è CENP-E, una proteina che per vent'anni è stata descritta nei manuali di biologia cellulare come un "motore molecolare" capace di trascinare i cromosomi ritardatari verso il centro della cellula in divisione. Il team guidato dal professor Iva Tolić, esperta riconosciuta a livello mondiale in biofisica cellulare e membro di EMBO e Academia Europaea, e dal dottor Kruno Vukušić, ha invece dimostrato che CENP-E non funziona affatto come un muscolo che esercita forza, ma opera come un regolatore sofisticato che stabilizza i primissimi collegamenti tra cromosomi e microtubuli, le "rotaie" interne lungo cui si muovono i cromosomi.
Il processo di segregazione cromosomica richiede una precisione straordinaria: ogni cellula deve duplicare tre miliardi di lettere del DNA e distribuire copie perfette alle due cellule figlie. Anche un singolo cromosoma posizionato erroneamente può compromettere lo sviluppo embrionale, causare infertilità o innescare la trasformazione tumorale. Le cellule tumorali mostrano tipicamente segmenti cromosomici duplicati o mancanti, anomalie che spesso derivano proprio da errori nel processo di attacco iniziale tra cromosomi e microtubuli.
La metodologia impiegata dai ricercatori croati ha combinato microscopia avanzata, modellazione computazionale presso il centro SRCE dell'Università di Zagabria e analisi biofisiche quantitative. Gli esperimenti hanno rivelato che quando CENP-E viene rimossa dalle cellule, i cromosomi non perdono semplicemente la capacità di muoversi verso il centro, ma falliscono nel formare le connessioni iniziali stabili necessarie affinché l'intero sistema proceda correttamente. Questa distinzione apparentemente sottile sovverte completamente il modello basato sulla forza meccanica.
Un secondo studio complementare, sempre del gruppo di Zagabria, ha dimostrato che i centromeri, piccole strutture presenti sui cromosomi un tempo considerate passive, svolgono in realtà un ruolo attivo nel guidare CENP-E. Questa scoperta connette due sistemi cellulari precedentemente ritenuti indipendenti, rivelando un livello di coordinamento molecolare finora sconosciuto. I centromeri, attraverso segnali biochimici precisi, dirigono l'azione di CENP-E esattamente quando e dove serve.
Il controllo temporale di questo processo coinvolge le Aurora chinasi, una famiglia di proteine che funzionano come semafori molecolari estremamente rigorosi. Queste chinasi generano potenti segnali inibitori che impediscono ai cromosomi di formare collegamenti prematuri e scorretti vicino ai poli della cellula. Il sistema protegge contro errori catastrofici, ma può anche bloccare eccessivamente i cromosomi legittimi. CENP-E interviene modulando questi segnali, permettendo la formazione delle prime connessioni stabili. Una volta stabilito questo attacco iniziale, l'allineamento procede naturalmente grazie alla geometria del fuso mitotico e al comportamento dinamico dei microtubuli.
L'analogia proposta dai ricercatori paragona il sistema a una metropoli nell'ora di punta: i cromosomi sono treni carichi di DNA, i microtubuli formano i binari, e CENP-E funziona come l'aggancio che assicura ogni vagone ai binari corretti. Nel vecchio modello, CENP-E era considerato la locomotiva; la nuova evidenza sperimentale mostra invece che si tratta del meccanismo di accoppiamento, un componente apparentemente più modesto ma assolutamente essenziale perché l'intero convoglio possa partire.
Le implicazioni per la medicina oncologica sono significative. Identificando CENP-E come regolatore degli attacchi iniziali e collegando questa regolazione all'attività delle Aurora chinasi, il team di Zagabria ha esposto un potenziale punto debole nelle cellule in divisione. Questa conoscenza meccanicistica potrebbe orientare lo sviluppo di terapie mirate che correggano o rallentino le divisioni cellulari anomale caratteristiche dei tumori, senza danneggiare eccessivamente le cellule sane che dipendono dallo stesso processo.
La ricerca è stata resa possibile da finanziamenti competitivi di eccellenza europea, tra cui un ERC Synergy Grant del Consiglio Europeo della Ricerca, progetti della Fondazione Scientifica Croata e programmi bilaterali svizzero-croati. Il professor Tolić detiene due grant ERC, testimonianza del riconoscimento internazionale del suo laboratorio di Biofisica Cellulare presso il Ruđer Bošković Institute. Il dottor Vukušić, formatosi come ricercatore postdottorale all'interno del team ERC Synergy altamente selettivo, si prepara ora a guidare un proprio gruppo di ricerca presso lo stesso istituto.
Dal punto di vista della biologia fondamentale, la scoperta illumina uno dei paradossi centrali della vita cellulare: come migliaia di miliardi di divisioni cellulari quotidiane mantengano ordine e precisione contro la naturale tendenza al disordine. La reinterpretazione del ruolo di CENP-E e la sua connessione con altri regolatori cellulari aggiunge chiarezza a un processo che opera sotto pressione evolutiva immensa. Le prospettive future includono studi su come le mutazioni di CENP-E osservate in alcuni tumori alterino specificamente questa funzione di stabilizzazione, esperimenti per verificare se l'inibizione controllata di questa proteina possa arrestare selettivamente le divisioni tumorali, e indagini su altri regolatori che potrebbero operare con logiche simili in altri punti critici della mitosi.