Identificati i sistemi di trasporto responsabili del trasferimento del CoA nei mitocondri

Il corpo umano produce una molecola a partire dalla vitamina B5 che svolge un ruolo centrale nel metabolismo, la rete di reazioni chimiche che mantiene le cellule in vita e funzionanti. Se l’organismo non è in grado di produrre correttamente questa molecola, le conseguenze possono essere di vasta portata. Problemi nella sua produzione possono compromettere molti sistemi d’organo e sono collegati a diverse malattie.

Gli scienziati sanno da tempo che la maggior parte di questa molecola, chiamata cofattore essenziale coenzima A (CoA), si trova all’interno dei mitocondri, le strutture cellulari responsabili della produzione di energia e della gestione del metabolismo. Infatti, ben il 95% del CoA è concentrato nei mitocondri. Tuttavia, i ricercatori si sono a lungo interrogati su come il CoA raggiunga effettivamente questi centri energetici cellulari.

Uno studio condotto da ricercatori di Yale e pubblicato su Nature Metabolism rivela che il CoA viene trasportato nei mitocondri attraverso specifici meccanismi cellulari. Il team ha inoltre identificato i sistemi di trasporto responsabili del trasferimento della molecola in queste strutture che producono energia.

Comprendere questo processo potrebbe in futuro aiutare gli scienziati a determinare quando e dove i trattamenti dovrebbero essere mirati alle malattie legate alla disfunzione del CoA.

Come i mitocondri importano il coenzima A

Determinare come il CoA raggiunga i mitocondri si è rivelato difficile, poiché la molecola raramente si trova da sola all’interno delle cellule. In qualità di cofattore, il CoA si lega a molte altre molecole. Quando si formano queste combinazioni, si creano composti noti come coniugati del CoA, che presentano strutture chimiche differenti. “Questo rende difficile studiare la questione e giungere a una comprensione olistica del CoA”, afferma l’autrice senior Hongying Shen, PhD, professoressa associata di fisiologia cellulare e molecolare presso la Yale School of Medicine e membro del Systems Biology Institute presso lo Yale West Campus.

Per superare questo ostacolo, il laboratorio di Shen ha sviluppato una nuova strategia per analizzare l’intera gamma di coniugati di CoA nelle cellule. Il metodo si basa sulla spettrometria di massa, una tecnologia che consente agli scienziati di rilevare e misurare diverse molecole con elevata precisione.

Utilizzando questo approccio, il team ha identificato 33 tipi di coniugati di CoA nell’intera cellula e 23 tipi specificamente all’interno dei mitocondri.

La domanda successiva era se i coniugati di CoA trovati all’interno dei mitocondri fossero prodotti lì o trasportati da altre parti della cellula.

Ulteriori esperimenti hanno fornito un indizio importante. L’enzima necessario per produrre CoA si trova principalmente al di fuori dei mitocondri. Inoltre, quando i ricercatori hanno creato cellule prive dei trasportatori molecolari responsabili del trasporto del CoA, la quantità di CoA all’interno dei mitocondri è diminuita drasticamente.

“Questi risultati supportano fortemente l’idea che il CoA venga importato nei mitocondri e che questi trasportatori siano necessari affinché ciò avvenga”, afferma Shen.

Perché il coenzima A è importante per le malattie

I risultati migliorano la comprensione da parte degli scienziati di come funziona il CoA e di come le cellule lo trasportano nei punti in cui è più necessario. Questa conoscenza fornisce anche informazioni su come le alterazioni di questo processo potrebbero portare a malattie.

Ad esempio, mutazioni nei geni che producono i trasportatori di CoA sono state collegate all’encefalopmiopatia, una condizione che può comportare ritardi nello sviluppo, epilessia e riduzione del tono muscolare. Anche mutazioni negli enzimi che contribuiscono alla produzione di CoA sono state associate a malattie neurodegenerative.

Shen e i suoi colleghi stanno ora studiando come vengono regolati i livelli di CoA all’interno dei mitocondri in specifici tipi di cellule, come i neuroni. Vogliono anche capire in che modo i problemi in questa regolazione potrebbero contribuire allo sviluppo di malattie.

“Nel contesto dei disturbi cerebrali, come la neurodegenerazione e i disturbi psichiatrici, sta emergendo l’idea che un metabolismo mitocondriale disregolato possa essere un fattore determinante”, afferma Shen, che osserva come il suo interesse per i micronutrienti come la vitamina B5 si inserisca in una lunga tradizione di Yale nello studio del metabolismo, che risale a oltre un secolo fa, a Lafayette Mendel, PhD, ex professore Sterling di chimica fisiologica, le cui scoperte, tra cui quelle della vitamina A e del complesso vitaminico B, avvennero a metà degli anni Dieci del Novecento.

Liu R, Zhang Z, Kyaw AK, Grabińska KA, Shah H, Shen H. Cellular pan-chain acyl-CoA profiling reveals SLC25A42/SLC25A16 in mitochondrial CoA import and metabolism. Nat Metab. 2025 Sep;7(9):1871-1888. doi: 10.1038/s42255-025-01358-y. Epub 2025 Sep 9. PMID: 40925986; PMCID: PMC12460162.