RICERCA ITALIANA     

PARTNERS DI INTERAZIONE DI PROTEINE AMILOIDOGENICHE PER LO STUDIO DEI PROCESSI DI MISFOLDING ED AGGREGAZIONE; POSSIBILI APPLICAZIONI

Università degli Studi di Udine

Abstract

Alcune patologie umane di grande impatto socio-economico sono causate dalla formazione di aggregati proteici insolubili di aspetto fibrillare che vengono definiti depositi amiloidi. La formazione di tali aggregati richiede la realizzazione di modificazioni conformazionali a carico delle proteine precursori che possono essere considerate variazioni del normale processo di folding delle proteine. I depositi amiloidi inoltre si possono formare a partire da frammenti, sia strutturati che non, ottenuti attraverso eventi proteolitici da proteine precursori di maggiori dimensioni. Obiettivo del progetto è lo studio di entrambi i percorsi amiloidogenici. E' stato dimostrato che una notevole frazione di depositi amiloidi fisiologici nei tessuti è costituita da frammenti proteici derivanti da proteine precursori; su questa base è ragionevole proporre l'utilizzo di frammenti proteici come utili sistemi sperimentali per studiare il meccanismo di formazione delle fibrille amiloidi. D'altra parte durante il processo di conversione fibrillare che ha luogo in altre proteine, la aggregazione impone una fase di destabilizzazione e di formazione di stadi intermedi che vengono stabilizzati da interazioni intramolecolari all'interno della struttura. La fibrillogenesi può essere modulata da modificazioni o condizioni fisiche o chimiche che influiscono sulla solvatazione e la carica di pochi residui chiave, ma anche da interazioni con ligandi naturali o sintetici. Gli ioni metallici sono >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Paolo VIGLINO Università degli Studi di UDINE

Obiettivo del Programma di Ricerca

Obiettivo di questo progetto è lo studio di tre differenti aspetti che possono concorrere all'assemblaggio aberrante di proteine specifiche o di frammenti proteici che portano alla formazione di fibrille e placche nelle malattie amiloidogeniche. Sei unità di ricerca collaborano al progetto: tre di esse (Pavia, Firenze e Padova) sono prevalentemente attive nella espressione o produzione di materiale biologico (proteine, frammenti proteici, anticorpi etc) ma contribuiscono anche alla caratterizzazione di parametri termodinamici, biochimici e cinetici che controllano la oligomerizzazione e la fibrillogenesi; le altre tre (Udine, Genova, Napoli) contribuiscono principalmente con tecniche sofisticate quali Microscopia a forza atomica, Risonanza Magnetica Nucleare Multidimensionale e Proteolisi limitata, scambio isotopico H/D e crosslinking chimico abbinati a Spettrometria di massa.
- Studi di aggregazione di frammenti proteici. I depositi amiloidi possono essere formati da frammenti sia strutturati che non strutturati, ottenuti da fenomeni proteolitici attivi sulle proteine precursori. Frammenti proteici isolati possono assumere stati parzialmente strutturati in cui sono esposte zone idrofobiche che invece sono normalmente nascoste all'interno della proteina nativa. Pertanto, i frammenti sono in grado di determinare forti interazioni idrofobiche intermolecolari, che portano alla formazione di oligomeri solubili, che a loro volta costituiscono il nucleo critico di >>>

Risultati parziali attesi

Tutte le fasi in cui il progetto è stato organizzato, nelle contemporanee fasi IA-IB e la successiva fase II sono caratterizzate da prodotti di ricerca ben evidenti,
La fase Ia stabilirà aspetti strutturali termodinamici e cinetici del processo di fibrillogenesi di una serie di proteine che formano fibre amiloidi in vivo e/o in vitro.Un risultato sarà rappresentato dalla caratterizzazione di intermedi del folding/misfolding stabilizzati da ioni metallici. I risultati della fase IB saranno gli anticorpi target di tre delle proteine oggetto di studio: b2-microglobulina, Hypf e sinucleina. Per questi anticorpi saranno fornite informazioni sulle costanti di dissociazione, caratteristiche strutturali del sito di interazione intermolecolare dei complessi antigene anticorpo.I risultati della fase II consisteranno nella identificazione di anticorpi in grado di interferire con il processo di fibrillogenesi. Una volta che gli anticorpi funzionalmente attivi saranno stati prodotti e caratterizzati, sarà possibile descrivere la struttura degli epitopi riconosciuti. Sarà infine possibile fornire informazioni riguardanti gli effetti sulla struttura terziaria, la topologia superficiale e la stabilità strutturale indotta dall'interazione con l'anticorpo.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Alcune patologie caratterizzate da un rilevante impatto socioeconomico sono causate dalla formazione di aggregati proteici insolubili che vengono definiti depositi amiloidi. La formazione di questi aggregati richiede modificazioni conformazionali a carico delle proteine precursori che mimano gli stati intermedi del normale processo di folding delle proteine. La formazione di questi intermedi sembra critica per la formazione delle fibrille, in quanto queste specie sono in grado di instaurare forti interazioni intermolecolari date dall'esposizione di superfici idrofobiche che sono invece nascoste nella proteina nativa (Dobson 2003). Questo fatto ha portato all'ipotesi che tutte le catene polipeptidiche possano, in determinate condizioni sperimentali, formare fibrille amiloidi (Dobson 1999, 20003) In ogni caso, poiché tutte le fibrille derivate da proteine diverse presentano un comune motivo strutturale, di tipo cross-beta, deve verificarsi un sostanziale riarrangiamento strutturale per produrre aggregati proteici altamente organizzati. Si ritiene inoltre che stati parzialmente strutturati o molten globules (MG) siano intermedi chiave nel processo di aggregazione proteica e della fibrillogenesi (Fink 1998). D'altra parte i depositi amiloidi posso essere formati anche da frammenti, strutturati o non strutturati, ottenuti dalle proteine precursori attraverso fenomeni di proteolisi. Scopo di questo progetto è lo studio di entrambi i meccanismi di degradazione proteica con >>>