Riassunto analitico
La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) è riconosciuta come un disturbo neurodegenerativo multi-sistemico con eterogeneità a livello clinico, genetico e neuropatologico. La SLA è una malattia neurologica fatale e con rapida progressione. Colpisce sia i motoneuroni superiori che quelli inferiori del cervello e del midollo spinale, i quali vanno incontro a una graduale degenerazione, determinando la perdita della funzionalità della muscolatura che controlla la respirazione con morte per insufficienza respiratoria.
Come nel caso di altre condizioni neurodegenerative, si pensa che la SLA sia causata da una combinazione di fattori genetici, fattori ambientali e disfunzioni legate all'invecchiamento.
Il primo gene scoperto associato alla SLA è il gene SOD1 codificante per la superossido dismutasi 1, le mutazioni in questo gene rendono la proteina incline all’aggregazione ciò comporta un’alterazione di molteplici importanti funzioni cellulari. Altre mutazioni scoperte sono quelle nei geni TARDBP e FUS, che codificano per le RNA-binding proteins TDP43 (TAR DNA-binding protein 43) e FUS (Fused in Sarcoma).
Negli ultimi decenni, molte indagini hanno rivelato l'esistenza di un meccanismo patogeno comune associato a questi disturbi neurodegenerativi, ovvero l'aggregazione di proteine mal ripiegate e la sua deposizione in diverse regioni del cervello (e del midollo spinale).
In condizioni di stress ossidativo o in seguito ad alterazioni della temperatura e del pH può verificarsi un ripiegamento errato delle proteine, le quali possono aggregare assumendo funzioni tossiche. Per evitare l'aggregazione di proteine, le cellule hanno sviluppato sistemi di controllo della qualità delle proteine nucleari e citosoliche. In risposta allo stress proteotossico, le cellule limitano anche la sintesi proteica innescando l'accumulo transitorio di mRNA e proteine leganti l'RNA nei granuli da stress (SGs). Nelle cellule sane alla cessazione dello stress i SGs, che hanno uno stato liquido e dinamico, si disassemblano e l’omeostasi di RNA/proteine viene recuperata. Nelle cellule di soggetti affetti da SLA gli SGs si convertono in uno stato solido e aberrante ed acquisiscono proprietà simili a quelli degli aggregati. Al fine di garantire la capacità alle cellule di rispondere allo stress e adattarsi, recuperando poi la normale funzionalità in fase di recupero dopo lo stress, è fondamentale che i SGs si disassemblino. Comprendere i meccanismi che regolano il disassemblaggio dei SGs e ne impediscono la conversione in aggregati potenzialmente tossici è pertanto importante al fine di poter, in futuro, identificare potenziali farmaci in grado di ripristinare la corretta funzionalità dei SGs e delle cellule. Il dinamismo dei SGs è regolato da diverse modificazioni post-traduzionali come: fosforilazione, metilazione e SUMOilazione.
In particolare, in questa tesi abbiamo studiato il coinvolgimento della SUMOilazione nella regolazione del dinamismo degli SGs in modelli cellulari di cellule di controllo e cellule esprimenti geni mutati associati a SLA. Questo è stato studiato utilizzando divesi approcci: inibitori chimici della SUMOilazione, quali 2-D08, silenziamento genico dell’enzima preposto alla SUMOilazione Ubc9 e silenziamento genico di PML (promyelocytic leukemia protein), proteina che è essa stessa SUMOilata e che interagisce con substrati SUMOilati al fine di regolarne l’attività e degradazione. Il nostro lavoro dimostra che l’inibizione della SUMOilazione ottenuta mediante l’uso di 2-D08 o silenziamento di Ubc9 o PML rallenta il disassemblaggio degli SGs. Da questi risultati si può intuire come il processo di SUMOilazione e la proteina PML siano necessari per una corretta eliminazione dei SGs, consentendo alla cellula un corretto ripristino dell'omeostasi cellulare.
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