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PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
DNA MITOCONDRIALE; INVECCHIAMENTO; RESTRIZIONE CALORICA; DANNO OSSIDATIVO; BIOGENESI MITOCONDRIALE; RATTO

Danno ossidativo sul DNA mitocondriale nell'invecchiamento ed effetti della restrizione calorica nel ratto.

Università degli Studi di Bari
Abstract
Il presente programma di ricerca intende investigare l'incidenza del danno ossidativo sul DNA mitocondriale (mtDNA) durante l'invecchiamento, i suoi effetti sulla biogenesi mitocondriale, nonché il ruolo del regime a restrizione calorica nel ridurre o ritardare tale incidenza. Il danno ossidativo età-dipendente più frequente risulta nella modificazione nucleotidica di residui guaninici in 8-idrossideossiguanina (OH8dG), maggiormente a carico del mtDNA. Sarà verificata l'esistenza di una relazione tra le alterazioni genotipiche (livello di delezioni specifiche e numero di copie) del mtDNA e la localizzazione di tali addotti modificati in regioni specifiche del mtDNA. Sarà anche esaminato il ruolo di fattori proteici ed enzimi rilevanti per il mtDNA (TFAM, NRF-1, Ogg1) nel modulare tali alterazioni. La tecnica di elezione per la localizzazione di addotti nucleotidici ossidati è la ligation-mediated polymerase chain reaction (LM-PCR), mediante la quale si intende verificare la presenza di OH8dG in posizione specifiche del mtDNA (G filogeneticamente conservate). Tali addotti potrebbero risultare cruciali per il controllo del numero di copie (G nel D-loop) e per la formazione di delezioni del mtDNA, (G nelle ripetizioni dirette che fiancheggiano la regione deleta di 4834 pb, omologa alla delezione "comune" umana). Questo tipo di approccio verrà applicato inizialmente al mtDNA di fegato di ratti adulti, invecchiati con alimentazione ad libitum (AL) o sottoposti a restrizione >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Maria Nicola GADALETA Università degli Studi di BARI
Obiettivo del Programma di Ricerca
Obiettivo di questo programma di ricerca è la verifica dei tipi e dei livelli di danno ossidativo a carico del DNA mitocondriale (mtDNA) di ratto nell'invecchiamento, con particolare attenzione alla tessuto-specificità degli effetti sulla biogenesi mitocondriale. Inoltre, si intende valutare l'efficacia della restrizione calorica (CR) (1) a livello degli stessi tipi di danno ossidativo del mtDNA e meglio caratterizzare uno dei meccanismi di azione di tale trattamento nel rallentare l'invecchiamento. Tali campioni verranno tutti previamente esaminati per il livello dell'OH8dG nel mtDNA ad opera del gruppo diretto dal Prof. C. Leeuwenburgh (University of Florida, Gainesville, USA) con cui è in corso un'attiva collaborazione allo scopo. Intendiamo quindi determinare il numero di copie di mtDNA presenti in fegato, cervello e muscolo scheletrico di ratto durante l'invecchiamento, sottoposto o meno a CR mediante Real Time PCR. L'altro effetto collegato all'accumulo di OH8dG nel mtDNA con l'età, che contiamo di esaminare nel nostro modello del ratto sottoposto o meno a CR, è costituito dall'aumento del livello della delezione di 4834 pb dello stesso mtDNA. Doseremo tale delezione mediante Real Time PCR. L'effetto positivo della CR, già documentato a livello di OH8dG del mtDNA (2, 3) potrebbe comportare anche la ridotta sintesi delle molecole delete rispetto agli animali con alimentazione ad libitum (AL). In questo tipo di processo la tessuto-specificità sembra avere un ruolo >>>

Risultati parziali attesi
Il modello sperimentale del ratto, sottoposto o meno a CR durante l'invecchiamento, sarà utilizzato per esaminare, in diversi tessuti mitotici e post-mitotici, la situazione del mtDNA (numero di copie e livello della delezione di 4834 pb) in corrispondenza dei rispettivi livelli di OH8dG (determinati dal gruppo del Prof. C. Leeuwenburgh con cui collabora l'Unità proponente). Sarà così possibile verificare l'eventuale tessuto-specificità degli effetti del danno ossidativo del mtDNA nell'invecchiamento e dell'azione benefica della CR rispetto a tale danno. Inoltre, la caratterizzazione istochimica delle fibre muscolari consentirà di valutare anche a livello di funzionalità mitocondriale gli opposti effetti di invecchiamento e CR in funzione del tipo di muscolo considerato. In particolare, i risultati attesi dai ratti sottoposti a CR potrebbero essere estremamente interessanti per il confronto con il muscolo scheletrico umano, la cui velocità metabolica complessiva, minore rispetto a quella del muscolo di ratto, determina effetti specie-specifici nell'invecchiamento quali la comparsa di fenotipi mitocondriali nelle fibre muscolari che non si ritrovano nel ratto invecchiato AL.L'applicazione della LM-PCR consentirà di verificare l'eventuale specificità del danno ossidativo, sotto forma di OH8dG formatasi, a carico di alcune G nelle regioni a ridosso delle estremità della delezione di 4834 pb e nel D-loop, nel corso dell'invecchiamento del ratto. Tali risultati potrebbero >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Dal 1988 in poi la ricerca sulla biologia mitocondriale ha imboccato una nuova via dimostrando il ruolo centrale del mitocondrio in diversi processi cellulari cruciali come la risposta allo stress e l'apoptosi nonchè in una varietà di patologie degenerative e nell'invecchiamento. Infatti, in tale anno furono pubblicati i due primi lavori che associavano la presenza di mutazioni del DNA mitocondriale (mtDNA), rispettivamente, estese delezioni e mutazioni puntiformi, a patologie mitocondriali umane (1, 2). Successivamente, mutazioni somatiche del mtDNA, probabilmente legate all'accumulo del danno ossidativo avutosi a carico di tale molecola nel corso della vita, sono state identificate e determinate quantitativamente in vari tessuti di uomo ed altri organismi invecchiati (3, 4). E' stata così aperta una questione, tuttora irrisolta, circa il ruolo del danno ossidativo e delle mutazioni del mtDNA nell'invecchiamento, fenomeno che costituisce un argomento di ricerca tra i più attuali per la complessità dei fenomeni cellulari coinvolti e per la rilevanza sociale del problema. Tra le varie ipotesi avanzate per spiegare questo processo una, suggerita da Harman (5), successivamente modificata da Miquel e Fleming (6) e, infine, riformulata da Linnane et al. (7), è la cosiddetta "teoria mitocondriale dell'invecchiamento". Questa teoria propone che responsabile dei fenomeni degenerativi dell'invecchiamento sia un accumulo casuale di danni ossidativi alle macromolecole biologiche >>>