Che cos'è l'humanin? Struttura, meccanismo citoprotettivo e panoramica della ricerca

L'humanin è un peptide di 24 amminoacidi codificato all'interno del genoma mitocondriale — precisamente nel gene MT-RNR2, la regione dell'RNA ribosomiale 16S — ed è stato il primo peptide di derivazione mitocondriale mai identificato. Non è emerso da una ricerca in banca dati. È stato individuato nel 2001 in una libreria di cDNA ottenuta dalla corteccia occipitale di un cervello con malattia di Alzheimer, scelta perché i neuroni di quella regione erano sopravvissuti, ed è stato isolato mediante screening di fattori che proteggevano le cellule dalla tossicità dell'amiloide-beta. Questa via di scoperta spiega perché la letteratura sull'humanin sia impostata sulla citoprotezione anziché sul metabolismo.

Peptide Medix EU fornisce l'humanin come polvere liofilizzata in flaconcini da 5 mg e 10 mg all'interno della gamma di peptidi mitocondriali.

Che cos'è l'humanin?

L'humanin fa parte di una piccola famiglia di peptidi di derivazione mitocondriale: brevi quadri di lettura aperti situati all'interno dei geni dell'RNA ribosomiale del genoma mitocondriale circolare di 16.5 kilobasi, i cui prodotti sono rilevabili nei tessuti e nel plasma. La sua sequenza è Met-Ala-Pro-Arg-Gly-Phe-Ser-Cys-Leu-Leu-Leu-Leu-Thr-Ser-Glu-Ile-Asp-Leu-Pro-Val-Lys-Arg-Arg-Ala, con numero CAS 330936-69-1, formula molecolare C119H204N34O32S2 e peso molecolare 2,687.27 g/mol.

Tre residui di questa sequenza determinano il comportamento del materiale in laboratorio. La sequenza di quattro leucine consecutive nelle posizioni da 9 a 12 crea un tratto fortemente idrofobico che limita la solubilità in acqua e favorisce l'aggregazione. La cisteina in posizione 8 porta un tiolo libero, che può formare disolfuri intermolecolari e produrre dimeri nel tempo. E la metionina N-terminale è soggetta a ossidazione. Nulla di ciò rende il peptide difficile da utilizzare, ma comporta che la manipolazione conti più che per un tipico peptide corto.

Origine e struttura

L'identificazione, a opera del gruppo di Nishimoto a Tokyo, si basò su uno screening funzionale: trasfettare una libreria di cDNA in cellule esposte a un prodotto genico della malattia di Alzheimer familiare e individuare poi i cloni sopravvissuti. Il clone sopravvissuto codificava l'humanin. Poiché il quadro di lettura aperto si trova nel DNA mitocondriale, l'humanin può essere tradotto sui ribosomi mitocondriali con il codice genetico mitocondriale, ed è stata descritta anche una variante codificata dal genoma nucleare e tradotta nel citosol: le due differiscono in una posizione, e la letteratura non è sempre esplicita su quale sia stata utilizzata in un dato studio.

Analoghi con sequenza modificata compaiono in tutta la letteratura e sono spesso ciò che un articolo ha effettivamente studiato. Il più noto è HNG, in cui la serina 14 è sostituita da glicina; è stato riportato come più potente della sequenza madre di diversi ordini di grandezza nei saggi di protezione. Un omologo di roditore, la rattina, è più lungo del peptide umano. Leggere con attenzione la letteratura sull'humanin significa verificare quale molecola compaia nella sezione dei metodi.

Come si ritiene che agisca l'humanin

Sono riportate due vie meccanicistiche e, cosa insolita per un peptide di queste dimensioni, operano sui lati opposti della membrana cellulare.

La via extracellulare passa per un complesso recettoriale. È stato riportato che l'humanin lega un recettore trimerico composto dal recettore del fattore neurotrofico ciliare, WSX-1 e gp130, segnalando attraverso la via JAK/STAT3. Studi distinti hanno riportato il legame al formyl peptide receptor-like 1 (FPR2), un recettore accoppiato a proteine G attivato anche dall'amiloide-beta: una via plausibile di interferenza competitiva su tale recettore.

La via intracellulare è l'interazione proteina-proteina. È stato riportato che l'humanin lega Bax e ne blocca la traslocazione dal citosol alla membrana mitocondriale esterna, il passaggio decisivo dell'apoptosi intrinseca; interazioni analoghe sono state descritte con Bid e con la proteina legante l'IGF 3. Questo braccio richiede che il peptide si trovi all'interno della cellula, cosa che il suo nucleo idrofobico rende plausibile.

Entrambe le vie convergono sullo stesso esito riportato — una ridotta segnalazione apoptotica in condizioni di stress — ed è per questo che in letteratura l'humanin è descritto come citoprotettivo anziché metabolico o trofico. Quale braccio prevalga in un dato modello resta irrisolto, e indicare un unico meccanismo definitivo per l'humanin andrebbe oltre quanto pubblicato.

Che cosa ha esaminato la ricerca

Sopravvivenza neuronale e modelli amiloidi

La letteratura fondativa, tuttora la più ampia, esamina la protezione di neuroni in coltura dalla tossicità dell'amiloide-beta e dai prodotti genici della malattia di Alzheimer familiare, estendendosi a modelli murini di compromissione della memoria in cui il peptide o HNG sono stati somministrati per via centrale. Si tratta di lavoro su cellule e animali.

Studi metabolici e sull'insulina

Studi sui roditori hanno esaminato la gestione del glucosio e la sensibilità insulinica, con effetti riportati sulla segnalazione ipotalamica e sulla produzione epatica di glucosio. È stato inoltre riportato che l'humanin circolante correla con misure di sensibilità insulinica in studi osservazionali sull'uomo.

Invecchiamento e coorti di longevità

È stato riportato che l'humanin plasmatico diminuisce con l'età nell'uomo e in diverse specie animali e che risulta più elevato in alcune coorti longeve e nei figli di centenari. Si tratta di dati di associazione.

Modelli cardiovascolari ed endoteliali

Studi in modelli di ischemia–riperfusione, aterosclerosi e cellule endoteliali hanno riportato una riduzione dei marcatori apoptotici e il mantenimento della funzione, in linea con l'inquadramento citoprotettivo.

Che cosa non è accertato

Non esistono studi controllati sull'uomo con humanin somministrato né alcun prodotto approvato. Gran parte dei dati pubblicati più solidi ha utilizzato HNG anziché la sequenza nativa, una riserva reale nell'interpretazione dei risultati relativi al peptide madre. Un approfondimento sulla famiglia si trova in humanin e la famiglia dei peptidi di derivazione mitocondriale, e il confronto diretto in humanin vs MOTS-c.

Ricostituzione e conservazione in laboratorio

L'humanin è il peptide meno semplice da portare in soluzione di questo scaffale, e la sequenza di leucine ne è la ragione. Il solvente abituale è l'acqua batteriostatica o sterile, e il prodotto può richiedere un leggero riscaldamento e tempo di riposo; alcuni protocolli pubblicati lo riprendono prima in un piccolo volume di DMSO e lo diluiscono poi in tampone acquoso. Il solvente va aggiunto lungo la parete del flaconcino, e il flaconcino va ruotato e lasciato riposare anziché agitato: agitare un peptide idrofobico favorisce proprio l'aggregazione che si vuole evitare. Una soluzione che resta torbida non si è sciolta completamente e non va considerata alla concentrazione nominale.

Il calcolo è un'operazione di laboratorio: un flaconcino da 10 mg portato a volume con 2 mL di diluente fornisce 5 mg/mL, ossia 5,000 mcg/mL, per cui 0.1 mL — la tacca delle 10 unità su una siringa U-100 — contengono 500 mcg. A 2,687.27 g/mol, 1 mg corrisponde a circa 0.37 µmol. I dettagli di metodo sono nella nostra guida alla ricostituzione.

I flaconcini liofilizzati si conservano a −20 °C, sigillati e al riparo da luce e umidità. Il materiale ricostituito si mantiene a 2–8 °C per la finestra dello studio oppure si aliquota e si congela; il tiolo libero della cisteina rende concreta la formazione di dimeri nel tempo, per cui una soluzione preparata di fresco è preferibile a una soluzione madre conservata a lungo. La prassi generale è descritta in come conservare i peptidi.

Purezza, COA e come leggerlo

La verifica d'identità è un risultato di spettrometria di massa corrispondente a 2,687.27 g/mol. Per questa sequenza in particolare vale la pena cercare due masse satellite. Un picco a +16 Da indica ossidazione della metionina N-terminale. Un picco a circa il doppio della massa del composto parentale, meno 2 Da, indica un dimero legato da ponte disolfuro formatosi attraverso la cisteina in posizione 8: una specie che si comporterà diversamente in un saggio e che una semplice percentuale di purezza non segnalerà se coeluisce. Nel tracciato HPLC, un 24-mero idrofobico dà un picco più largo di un piccolo peptide polare, per cui la forma del picco va valutata rispetto a tale aspettativa anziché rispetto a un cromatogramma ideale. La nostra guida alla lettura del certificato di analisi di un peptide tratta le sezioni restanti.

Stato normativo

L'humanin non dispone di autorizzazione all'immissione in commercio come medicinale in alcun paese, non ha un prodotto di riferimento né un'etichettatura approvata e non è un integratore alimentare. Non esiste alcun uso approvato per esso, in nessuna forma.

Peptidi correlati e letture di approfondimento

L'altro peptide codificato dal genoma mitocondriale ampiamente utilizzato nella ricerca è MOTS-c, dalla regione dell'rRNA 12S, il cui meccanismo riportato è metabolico anziché citoprotettivo. SS-31 (Elamipretide) non è affatto codificato dal genoma mitocondriale ma è un tetrapeptide ingegnerizzato che si concentra nella membrana interna. Un orientamento più ampio si trova nella nostra panoramica della ricerca sui peptidi per energia e mitocondri.