Riassunto analitico
Il ferro è un elemento essenziale per sostenere molte funzioni biologiche. Nella regolazione dell’omeostasi sistemica del ferro, un ruolo chiave è svolto dall’epcidina, un ormone sintetizzato dal fegato, in grado di legare e degradare il principale esportatore di ferro intracellulare, la ferroportina. L’alterazione dell’espressione di epcidina è associata a diverse patologie umane: da un lato, bassi livelli di epcidina circolante causano l’emocromatosi ereditaria, una condizione patologica caratterizzata da sovraccarico di ferro, dall’altro, alti livelli di epcidina circolante sono responsabili di ferro-carenza e anemia associata a molte malattie croniche e al cancro. Studi in vitro e vivo hanno individuato le tre principali vie molecolari che regolano la trascrizione epatica di epcidina e, di conseguenza, l’omeostasi del ferro: • la via indotta dal ferro circolante e tissutale mediata dalle BMPs (Bone Morphogenetic Proteins), che attraverso la fosforilazione e l’attivazione delle proteine SMAD, attivano il promotore dell’epcidina; • la via di risposta allo stress del reticolo endoplasmatico, che aumenta i livelli di espressione dell’epcidina attraverso l’attivazione del fattore trascrizionale CREB3L3 (CREBH). • la via infiammatoria, indotta dall’interleuchina 6, che attiva la trascrizione dell’epcidina a seguito della fosforilazione e del successivo legame del fattore STAT3 al promotore dell’epcidina. Il ruolo di CREBH era stato collegato in origine alla regolazione di epcidina da parte dello stress del reticolo endoplasmatico, un evento intracellulare che induce una cascata di reazioni volte a preservare l’omeostasi dell’organulo e la sopravvivenza della cellula stessa. Recentemente abbiamo dimostrato che anche stress nutritivi, quali il digiuno prolungato, sono in grado di attivare la trascrizione di epcidina attraverso CREBH. Ha iniziato quindi a rafforzarsi l’idea che tale fattore potesse essere al centro di più ampi meccanismi di regolazione dell’epcidina. In tale contesto ci si è chiesti se CREBH avesse un ruolo nella stimolazione di epcidina da parte del ferro, il regolatore fisiologico dell’ormone. Come primo approccio ho analizzato l’espressione dell’RNA messaggero dell’epcidina nel modello murino privo del fattore trascrizionale CREBH ed in topi wild-type alimentati con dieta arricchita in ferro. L’analisi mediante Real Time PCR ha evidenziato la presenza di livelli di RNA messaggero di epcidina inappropriatamente bassi in rapporto alle rispettive concentrazioni di ferro epatico, indicando un coinvolgimento del fattore CREBH nella regolazione di epcidina in vivo in condizioni di sovraccarico di ferro. Successivamente ho studiato la regolazione di epcidina a livello molecolare in sistemi cellulari in vitro utilizzando diversi approcci: saggi di luciferasi per l’analisi del promotore wild type o mutato nei siti di binding per il fattore CREBH, tecnologia del silenziamento genico mediante small interfering RNA (siRNA) per prevenire la sintesi del fattore CREBH, e una forma del fattore CREBH che agisce da dominante negativo, ossia in grado di legare il DNA ma privo del dominio di attivazione trascrizionale. Gli esperimenti sono stati condotti in assenza o in presenza di BMP6, la citochina chiave in grado di innescare l’attivazione dell’epcidina in risposta al ferro. I risultati ottenuti indicano che anche in vitro il fattore CREBH svolge un ruolo fondamentale in quanto in sua assenza o quando non è in grado di funzionare correttamente si documenta una ridotta risposta dell’epcidina allo stimolo della BMP6. In ultima analisi questo studio ha permesso di individuare nel fattore CREBH un componente fondamentale nel controllo della regolazione trascrizionale di epcidina, sostenendone così un ruolo importante nella regolazione fisiologica dell’omeostasi del ferro.
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