Sviluppo di una sonda fluorescente geneticamente codificata per caratterizzare le dinamiche di Mg2+ a livello mitocondriale

Il Mg2+ è uno dei più abbondanti cationi bivalenti negli eucarioti, è un essenziale cofattore per l’ATP e per molti enzimi coinvolti in una grande varietà di processi metabolici e biochimici ed è anche fondamentale per stabilizzare la struttura terziaria degli acidi nucleici. Non stupisce quindi che alterazioni nell’omeostasi del magnesio siano implicate in diverse malattie, come obesità, cancro, malattie neurologiche. Lo sviluppo di tecnologie in grado di monitorare le dinamiche spazio-temporali del magnesio è quindi di grande rilevanza. Nel corso degli anni, le conoscenze riguardo i flussi di Mg2+ attraverso la membrana plasmatica sono aumentate, mentre i meccanismi di segnalazione del Mg2+ all’interno e tra specifici compartimenti cellulari, come il reticolo endoplasmatico (ER) e i mitocondri, rimangono ancora poco conosciuti. Recentemente, il gruppo di Madesh M. ha dimostrato che l’L-lattato agisce come agonista per le dinamiche del magnesio innescando il rapido rilascio di ioni Mg2+ dalle riserve nell’ER e il loro conseguente uptake nei mitocondri attraverso il trasportatore mitocondriale del magnesio, MRS2. Il magnesio è uno dei principali regolatori del metabolismo cellulare, ma non sono ancora chiare le possibili alterazioni del metabolismo cellulare in seguito a variazioni della concentrazione mitocondriale di magnesio. Quindi, lo sviluppo e l’ottimizzazione di indicatori che permettano di misurare variazioni di magnesio a livello mitocondriale è essenziale. A tale scopo, abbiamo generato e caratterizzato un indicatore fluorescente basato su FRET specificamente localizzato all’interno della matrice mitocondriale, chiamato 4mtMARIO. Tale sensore dovrebbe essere in grado di misurare le variazioni della concentrazione di magnesio all’interno dei mitocondri in seguito a stimolazione cellulare.