La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una rara malattia neurodegenerativa caratterizzata dalla degenerazione e morte dei motoneuroni nel midollo spinale, nel midollo allungato e nella corteccia motoria. É ormai chiaro che la malattia si determina come conseguenza di alterazioni in diversi processi biologici fondamentali. Tra questi, il controllo dello splicing alternativo ed i meccanismi di regolazione della risposta allo stress, che sono l'argomento principale di questo lavoro di tesi, sembrano avere un ruolo particolarmente importante. Gli obbiettivi principali di questa tesi sono stati quelli di determinare se, e attraverso quale meccanismo, la risposta cellulare ad uno stress, attivata farmacologicamente in un modello cellulare o indotta dall'espressione di proteine mutate associate a SLA familiare, quali FUS mutato e i poli-dipeptidi (DPR) associati al gene C9orf72, in modelli cellulari della malattia, avesse un effetto sulla regolazione dello splicing. Dai risultati ottenuti emerge che la formazione dei granuli di stress, conseguente all'attivazione della risposta integrata allo stress (ISR), comporta la delocalizzazione al loro interno di proteine fondamentali per l'importo nucleare delle UsnRNP, principali componenti dello spliceosoma, quali snurportina ed importina-?1. L'alterata localizzazione di queste proteine si manifesta con una ridotta quantità di granuli nucleari contenenti le UsnRNP (Cajal bodies, CB), ed il complesso SMN (Gems), un complesso fondamentale per l'assemblaggio delle UsnRNPs stesse. Inoltre, la mancata localizzazione nucleare di queste strutture porta ad una modifica nello splicing alternativo di hnRNP A2/B1. Abbiamo anche dimostrato che l'inibizione dell'ISR, effettuata utilizzando farmaci come l'ISRIB e il GSK2606414, recupera l'alterata localizzazione delle Gems e dei CB e riporta il rapporto tra le isoforme di splicing di hnRNP A2/B1 a livelli fisiologici. Un recupero analogo si ottiene grazie alla sovraespressione dell'importina-?1, un mediatore chiave nell'importo del UsnRNP nel nucleo, a suggerire che lo specifico accumulo di importina-?1 nei granuli di stress, indotto dall'attivazione dell'ISR, sia all'origine dell'alterata localizzazione nucleare di Gems e Cajal bodies. Infine, in questo studio abbiamo anche riscontrato che l'espressione in cellule modello di alcune specie proteiche associate a SLA familiare, quali i poli-dipeptidi (DPR) che derivano da mutazioni nel gene C9orf72 e forme mutate di FUS, porta alla formazione di granuli di stress citoplasmatici che sequestrano al loro interno la snurportina, e questo coincide con una significativa riduzione nel numero di Gems e CB nucleari. Questo suggerisce la possibilità che alterazioni nella regolazione dello splicing alternativo e l'attivazione "patologica" della risposta allo stress, due aspetti che sembrano svolgere un ruolo importante nella degenerazione dei motoneuroni che caratterizza la malattia, siano intimamente connessi, e che difetti nel traffico nucleo-citoplasmatico delle UsnRNP giochino un ruolo chiave in questo fenomeno.

Effetti dell'attivazione della risposta allo stress sulla regolazione dello splicing alternativo: Implicazioni per la patogenesi della Sclerosi Laterale Amiotrofica di tipo familiare / Rompietti, Valentina. - (2018).

Effetti dell'attivazione della risposta allo stress sulla regolazione dello splicing alternativo: Implicazioni per la patogenesi della Sclerosi Laterale Amiotrofica di tipo familiare

2018

Abstract

La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una rara malattia neurodegenerativa caratterizzata dalla degenerazione e morte dei motoneuroni nel midollo spinale, nel midollo allungato e nella corteccia motoria. É ormai chiaro che la malattia si determina come conseguenza di alterazioni in diversi processi biologici fondamentali. Tra questi, il controllo dello splicing alternativo ed i meccanismi di regolazione della risposta allo stress, che sono l'argomento principale di questo lavoro di tesi, sembrano avere un ruolo particolarmente importante. Gli obbiettivi principali di questa tesi sono stati quelli di determinare se, e attraverso quale meccanismo, la risposta cellulare ad uno stress, attivata farmacologicamente in un modello cellulare o indotta dall'espressione di proteine mutate associate a SLA familiare, quali FUS mutato e i poli-dipeptidi (DPR) associati al gene C9orf72, in modelli cellulari della malattia, avesse un effetto sulla regolazione dello splicing. Dai risultati ottenuti emerge che la formazione dei granuli di stress, conseguente all'attivazione della risposta integrata allo stress (ISR), comporta la delocalizzazione al loro interno di proteine fondamentali per l'importo nucleare delle UsnRNP, principali componenti dello spliceosoma, quali snurportina ed importina-?1. L'alterata localizzazione di queste proteine si manifesta con una ridotta quantità di granuli nucleari contenenti le UsnRNP (Cajal bodies, CB), ed il complesso SMN (Gems), un complesso fondamentale per l'assemblaggio delle UsnRNPs stesse. Inoltre, la mancata localizzazione nucleare di queste strutture porta ad una modifica nello splicing alternativo di hnRNP A2/B1. Abbiamo anche dimostrato che l'inibizione dell'ISR, effettuata utilizzando farmaci come l'ISRIB e il GSK2606414, recupera l'alterata localizzazione delle Gems e dei CB e riporta il rapporto tra le isoforme di splicing di hnRNP A2/B1 a livelli fisiologici. Un recupero analogo si ottiene grazie alla sovraespressione dell'importina-?1, un mediatore chiave nell'importo del UsnRNP nel nucleo, a suggerire che lo specifico accumulo di importina-?1 nei granuli di stress, indotto dall'attivazione dell'ISR, sia all'origine dell'alterata localizzazione nucleare di Gems e Cajal bodies. Infine, in questo studio abbiamo anche riscontrato che l'espressione in cellule modello di alcune specie proteiche associate a SLA familiare, quali i poli-dipeptidi (DPR) che derivano da mutazioni nel gene C9orf72 e forme mutate di FUS, porta alla formazione di granuli di stress citoplasmatici che sequestrano al loro interno la snurportina, e questo coincide con una significativa riduzione nel numero di Gems e CB nucleari. Questo suggerisce la possibilità che alterazioni nella regolazione dello splicing alternativo e l'attivazione "patologica" della risposta allo stress, due aspetti che sembrano svolgere un ruolo importante nella degenerazione dei motoneuroni che caratterizza la malattia, siano intimamente connessi, e che difetti nel traffico nucleo-citoplasmatico delle UsnRNP giochino un ruolo chiave in questo fenomeno.
2018
FARMACOLOGIA TRASLAZIONALE - IFT
Sclerosi Laterale Amiotrofica
RNA splicing
snRNP
Motoneurone
Mauro Cozzolino (IFT); Carlo Presutti (Sapienza)
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14243/391775
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