Riassunto analitico
Il processo di formazione del muscolo scheletrico è regolato da due famiglie di fattori trascrizionali cooperanti tra loro: i determinanti miogenici MRF (Muscle Regulatory Factors) e la famiglia di fattori trascrizionali ubiquitari MEF2 (Myocyte Enhancer Factor 2). Essi modulano numerosi aspetti nel corso della miogenesi inclusi la proliferazione dei precursori e il differenziamento terminale. Nel muscolo adulto modulano l'omeostasi, il ricambio cellulare e delle proteine. MEF2C, membro della famiglia MEF2, svolge un ruolo predominante nel differenziamento muscolare, la sua attività è regolata dall’inclusione alternativa nel trascritto dell’esone α1 o α2. Esperimenti in questo laboratorio hanno dimostrato che l’isoforma α1 presenta due residui fosfo-accettori, Ser98 e 110, seguiti da una prolina, che fosforilati sono essenziali per l’interazione fisica con Pin1, una peptidil-prolil cis/trans isomerasi che riconosce il motivo amminoacidico pSer/Thr-Pro catalizzando l’isomerizzazione del legame peptidico. L’effetto di questa interazione porta ad una riduzione della stabilità e dell’attività transattivante della proteina MEF2C e in un’inibizione del differenziamento muscolare. Studi pregressi nel nostro laboratorio hanno mostrato che l'espressione ectopica del mutante MEF2C 2SA non fosforilabile sui siti di legame di PIN1 risulta in un maggior numero di miofibre ipertrofiche rispetto ai muscoli sovraesprimenti la proteina fosforilabile. L’effetto ipertrofico MEF2C-dipendente si è visto esser mediato da un’attivazione della pathway PI3K-AKT-S6K risultata upregolata a seguito dell’overespressione di MEF2C 2SA, evidenziando dunque la sua capacità di attivare la sintesi proteica. L’atrofia è un processo complesso che si manifesta nel muscolo scheletrico a seguito d’invecchiamento, immobilità e di molte patologie, caratterizzata da una riduzione del contenuto proteico e del diametro delle fibre. La regolazione dinamica della massa muscolare dipende dal bilancio complessivo tra sintesi e degradazione proteica, due processi biochimici coordinati da complesse vie di segnale, tra le quali la pathway IGF-1/AKT/FOXO. Quando l’attivazione della pathway si riduce, i fattori di trascrizione FOXO1/3 migrando nel nucleo inducono l’espressione di due ubiquitn ligasi E3 muscolo specifiche coinvolte nel catabolismo proteico: Atrogin-1 e MuRF-1. Sulla base di questi dati preliminari, scopo della tesi è stato quello di verificare il ruolo della proteina MEF2C, della fosforilazione α1-isoforma specifica e del suo interattore PIN1 in modelli murini di atrofia. A tal fine abbiamo analizzato campioni da diversi modelli di atrofia: immobilizzazione dell'arto, sospensione e sarcopenia. I dati raccolti hanno dimostrato: un’aumentata fosforilazione di MEF2C sui siti di legame per PIN1 nei campioni atrofici rispetto ai controlli, contrariamente a quanto accade in corso di ipertrofia; l’assenza di PIN1, in muscoli di topi KO, sembra avere un effetto protettivo nei confronti del processo atrofico associato all'invecchiamento. Abbiamo notato che la riduzione dell'area delle sezioni trasverse delle fibre di tibiali anteriori di topi wild type di 18 mesi rispetto a topi di 4 e 2 mesi correlata all'invecchiamento è notevolmente mitigata nei topi Pin1 KO. In questi ultimi, inoltre, si è osservato a livello molecolare un aumento di sintesi proteica, accompagnato da una diminuzione del catabolismo e da uno switch di tipo lento delle fibre muscolari, dimostratosi essere protettivo nei confronti dell’atrofia. I risultati di questi esperimenti potrebbero gettare le basi per lo sviluppo di nuove terapie farmacologiche volte a contrastare l'atrofia del muscolo scheletrico, patologia altamente invalidante associata ad altre malattie, tra cui invecchiamento, distrofia muscolare e cancro.
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