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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
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78. Zhang R, Tremblay TL, McDermid A, Thibault P, Stanimirovic (2003) Glia 42: 194-208.
Parole Chiave
CISTATINE, FUNZIONI DELLE CISTATINE, INTERAZIONI CISTATINE/ALTRE PROTEINE, CISTATINE E MALATTIE NEURODEGENERATIVE, SCLEROSI LATERALE AMIOTROFICA, NEUROTOSSICITÀ, MODELLI SPERIMENTALI, COLTURE PRIMARIE DI NEURONI E LINEE STABILI

Le cistatine nelle patologie neurodegenerative. Basi molecolari e modelli sperimentali

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"
Abstract
La famiglia delle cistatine comprende numerosi peptidi che agiscono come inibitori delle proteasi a cisteina. Tali proteine sono state studiate dal punto di vista biochimico, sono state cristallizzate e caratterizzate nella loro attività enzimatica. La massa di informazioni accumulata presenta elementi contraddittori che suggeriscono l'esistenza di funzioni addizionali, diverse dall'attività di antiproteasi. In particolare, il coinvolgimento della cistatina C in una patologia neurodegenerativa e la presenza delle cistatine A, B o C nelle placche amiloidi di alcune patologie suggeriscono che questa famiglia proteica ha un ruolo nell'insorgenza e/o nella progressione dei processi neurodegenerativi. Lo scopo di questo progetto è lo studio del possibile intervento delle cistatine nelle patologie neurodegenerative caratterizzate dalla presenza di depositi amiloidi. La linea sperimentale proposta prevede i seguenti punti:
1. l'analisi comparativa dell'espressione delle cistatine A, B e C in linee cellulari diverse e in colture primarie di cellule neuronali.
2. l'identificazione e la caratterizzazione degli interattori proteici delle tre cistatine. Le proteine saranno isolate mediante immunoprecipitazione e studiate tramite spettrometria di massa. I siti d'interazione tra le cistatine e i loro interattori saranno analizzati studiando mutanti simili a quelli naturali dei pazienti affetti da patologie con deficit o accumulo di >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Gabriella Tocco Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"
Obiettivo del Programma di Ricerca
Nell'ambito dei nostri studi sulla cistatina B in relazione all'epilessia mioclonica di tipo 1 (EPM1), abbiamo trovato numerose evidenze di funzioni della cistatina, diverse dall'inibizione delle proteasi (19). Riteniamo di grande interesse il fatto che le proteine della famiglia delle cistatine sembrano implicate nelle malattie neurodegenerative. Proponiamo perciò di analizzare quali funzioni delle cistatine possano correlarsi con i fenomeni neurodegenerativi.
Scopo del progetto è:
1. l'analisi comparativa dell'espressione delle cistatine A, B e C in linee cellulari in coltura e in colture primarie di cellule neurali;
2. l'identificazione e la caratterizzazione dei possibili partner delle tre cistatine;
3. il chiarimento della loro organizzazione e funzione cellulare;
4. lo studio comparativo degli effetti dell'espressione e della iperespressione delle cistatine in modelli cellulari di processi di degenerazione neurale; particolare attenzione sarà rivolta a un modello di ALS, rappresentato da linee di neuroblastoma umano con sovraespressione dell’enzima SOD1 mutato;
5. lo studio comparativo della iperespressione di cistatine in cellule cistatina B meno ricavate da topi knock-out.
La famiglia delle cistatine, che raccoglie numerose proteine che inibiscono le proteasi a cisteina della superfamiglia delle catepsine, è molto conservata dall'uomo a Drosophila, C. elegans e alla sanguisuga >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
La famiglia delle cistatine include peptidi ubiquitari che inibiscono le proteasi a cisteina della famiglia delle catepsine (5, 33, 35, 54, 67). Le cistatine, filogeneticamente molto conservate, derivano da un unico peptide ancestrale (10), sono in genere acide e contengono 4 residui di cisteina che formano legami disolfuro. La struttura cristallina della cistatina B umana legata alla papaina è stata descritta da Stubb et al. (63). Strutturalmente le cistatina B presenta un foglietto beta a cinque tratti avvolto attorno ad un'alfa elica con cinque avvolgimenti e da una coda carbossiterminale sul lato convesso del foglietto beta. Gli elementi strutturali evolutivamente conservati sono le anse A e B, la sequenza PW (loop II) e la sequenza QVVAG (consenso QxVxG, loop I). Quest'ultima e la glicina in posizione 4 rappresentano il sito catalitico col quale la cistatina B lega la catepsina e inibisce la proteolisi (35, 63). Tuttavia la sostituzione di singoli aminoacidi della sequenza QVVAG o la delezione dei 4 aminoacidi aminoterminali non cambia i valori di Ki della interazione, suggerendo che la notevole conservazione evolutiva di questi domini sia in relazione a un ruolo della cistatina diverso dalla attività antiproteasica, ma altrettanto rilevante (22, 48, 53). Cio' pone il problema della natura di tale funzione.
Iperespressione delle Cistatine e Patologia.
Alti livelli di cistatine sono presenti in diversi tumori maligni, ma il significato non >>>