La leucina aiuta i mitocondri a produrre energia

La leucina, un amminoacido essenziale, può incrementare la produzione di energia cellulare proteggendo le proteine ​​chiave dei mitocondri dalla distruzione. Questa scoperta rivela una nuova connessione tra nutrizione e metabolismo che potrebbe in futuro portare a nuovi approcci terapeutici per i disturbi metabolici e il cancro.

I mitocondri sono spesso descritti come le centrali energetiche della cellula perché producono gran parte dell’energia di cui il nostro corpo ha bisogno per crescere, muoversi, riparare i tessuti e svolgere le funzioni quotidiane. Tuttavia, non operano a un ritmo costante. Al contrario, i mitocondri regolano continuamente la loro attività a seconda del fabbisogno energetico della cellula e dei nutrienti disponibili.

Gli scienziati sanno da tempo che la nutrizione può influenzare questo processo. Ciò che è stato meno chiaro è esattamente come i singoli nutrienti inviino segnali che modificano l’attività mitocondriale.

Ora, i ricercatori guidati dal professor Thorsten Hoppe dell’Istituto di Genetica e del Centro di Eccellenza CECAD per la Ricerca sull’Invecchiamento presso l’Università di Colonia hanno identificato un nuovo meccanismo che coinvolge l’amminoacido leucina. Le loro scoperte dimostrano che la leucina può contribuire a stabilizzare importanti proteine ​​nei mitocondri, consentendo a questi organelli di produrre energia in modo più efficiente.

Lo studio, pubblicato su Nature Cell Biology , si intitola “La leucina inibisce la degradazione delle proteine ​​della membrana mitocondriale esterna per adattare la respirazione mitocondriale”.

Come la leucina aiuta i mitocondri a produrre energia

La leucina è un amminoacido essenziale, il che significa che il corpo umano non è in grado di produrne a sufficienza e deve assumerla attraverso l’alimentazione. Gli amminoacidi sono i mattoni che costituiscono le proteine ​​e la leucina è particolarmente abbondante negli alimenti ricchi di proteine ​​come latticini, carne, fagioli e lenticchie.

I ricercatori hanno scoperto che la leucina non solo contribuisce alla produzione di proteine, ma aiuta anche a prevenire la degradazione di alcune proteine ​​situate sulla superficie esterna dei mitocondri.

Queste proteine ​​svolgono un ruolo importante nel metabolismo perché contribuiscono al trasporto di altre molecole nei mitocondri, dove possono essere utilizzate come parte del meccanismo cellulare di produzione di energia. Quando la leucina contribuisce a preservare queste proteine, i mitocondri possono funzionare in modo più efficiente e aumentare la quantità di energia prodotta dalla cellula.

Una proteina di controllo della qualità cellulare svolge un ruolo chiave

Il team ha ricondotto questo effetto a una proteina chiamata SEL1L, coinvolta nel controllo di qualità cellulare.

Le cellule ispezionano costantemente le proprie proteine ​​perché quelle danneggiate o ripiegate in modo errato possono interferire con il loro normale funzionamento. SEL1L contribuisce a identificare le proteine ​​che devono essere rimosse e le indirizza verso la degradazione.

Secondo i ricercatori, la leucina sembra ridurre l’attività di SEL1L. Ciò significa che un minor numero di proteine ​​mitocondriali viene degradato, consentendo a una maggiore quantità di esse di rimanere al loro posto e di supportare la funzione mitocondriale. Tuttavia, è importante procedere con cautela. SEL1L svolge anche un ruolo cruciale nel prevenire l’accumulo di proteine ​​danneggiate, essenziale per la salute cellulare a lungo termine.

Questo avvertimento è importante perché aumentare la produzione di energia non è automaticamente vantaggioso in ogni situazione. Gli stessi sistemi cellulari che preservano le proteine ​​utili contribuiscono anche a eliminare quelle difettose, quindi alterare questo equilibrio potrebbe avere conseguenze indesiderate.

Effetti sulla fertilità e sulle cellule tumorali

Per esplorare gli effetti più ampi del metabolismo della leucina, i ricercatori hanno studiato anche il Caenorhabditis elegans , un minuscolo nematode comunemente utilizzato in biologia perché molti dei suoi processi cellulari sono simili a quelli riscontrati in organismi più complessi.

Nei vermi, i problemi di degradazione della leucina hanno compromesso la funzione mitocondriale e sono stati collegati a problemi di fertilità.

Gli scienziati hanno anche esaminato cellule tumorali polmonari umane. Hanno scoperto che alcune mutazioni che influenzano il metabolismo della leucina potrebbero aiutare le cellule tumorali a sopravvivere. Questa osservazione potrebbe essere importante per la futura ricerca sul cancro, poiché i trattamenti che alterano i processi metabolici legati alla leucina potrebbero influenzare in modi diversi sia le cellule sane che quelle tumorali.

La dieta fa molto più che fornire carburante.

Questi risultati si aggiungono alle crescenti prove che dimostrano come i nutrienti non si limitino a fornire materia prima all’organismo, ma possano anche agire come segnali che influenzano il funzionamento delle cellule.

In questo caso, la leucina sembra aiutare le cellule ad adattare la produzione di energia in base alla disponibilità di nutrienti, proteggendo le principali proteine ​​mitocondriali dalla degradazione.

Rivelando questo legame finora sconosciuto tra leucina, controllo di qualità delle proteine ​​e metabolismo mitocondriale, i ricercatori hanno identificato potenziali nuovi bersagli per malattie in cui la produzione di energia cellulare è compromessa, tra cui il cancro e i disturbi metabolici.

Li Q, Weiss K, Niwa F, Riemer J, Hoppe T. Leucine inhibits degradation of outer mitochondrial membrane proteins to adapt mitochondrial respiration. Nat Cell Biol. 2025 Nov;27(11):1889-1901. doi: 10.1038/s41556-025-01799-3. Epub 2025 Oct 31. PMID: 41174002; PMCID: PMC12611767.