RICERCA ITALIANA     

Studio dei fenotipi indotti da mutazioni mirate dei geni della matrice extracelluare della famiglia delle Emiline

Università degli Studi di Padova

Abstract

Alla complessità della funzione delle Emiline, gruppo di proteine della matrice extracellulare comprendenti le Emiline 1 e 2 e le Multimerine 1 e 2 (4), contribuiscono la struttura a domini multipli delle loro molecole e l’esistenza di isoforme con regioni di espressione tissutale diverse. Saggi in vitro hanno evidenziato varie proprietà di queste molecole, quali l’aumento della adesione cellulare (1, 12, 26) e della migrazione (25), l’induzione dell’apoptosi (20), la stimolazione dell’angiogenesi (risultati non pubblicati). Lo studio di topi Emilina1-/- ha portato all’importante scoperta che l’Emilina1 regola la disponibilità del TGFβ nei tessuti: la proteina blocca il taglio proteolitico del precursore proTGFβ che porta alla formazione del complesso LAP/TGFβ (29). Nel sistema vascolare, l’innalzamento del segnale del TGFβ determinato dalla mancanza dell’Emilina1, produce un fenotipo caratterizzato da aumentata pressione sanguigna e da rimodellamento ipotrofico dei vasi (29).
A dispetto della gran massa di informazioni accumulate, risultati non pubblicati favoriscono fortemente l’idea che la conoscenza della funzione delle Emiline sia molto parziale. In questo progetto ci proponiamo di far luce su due problematiche della biologia delle Emiline non completamente indagate: il ruolo dell'Emilina1 nel sistema linfatico e la funzione regolatoria della Multiemrina2 nell’omeostasi dei vasi sanguigni.
Il fenotipo linfatico presentato da topi >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giorgio Maria Bressan Università degli Studi di PADOVA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La maggior parte delle proteine della matrice extracellulare (ECM) sono costituite da domini multipli, ciascuno dei quali ha funzioni definite. Anche il gruppo di proteine che forma la famiglia delle Emiline segue la stessa regola. Negli ultimi anni, definire il ruolo di un gene dei mammiferi in vivo è diventato molto più efficiente in seguito allo sviluppo delle tecniche di inattivazione genica mirata, così da migliorare la nostra conoscenza dei meccanismi molecolari che legano le mutazioni genetiche a specifici effetti fenotipici. Questo approccio è stato molto utile nella nostra indagine sulla funzione delle Emiline/Multimerine data l’assenza finora di malattie genetiche legate a mutazioni delle Emiline. Una difficoltà iniziale nella nostra analisi è stata la mancanza di un chiaro fenotipo morfologico nei topi knockout per le Emiline. Ciò ci ha obbligato ad eseguire un gran numero di esperimenti con lo scopo di rivelare tratti fenotipici seguendo indizi provenienti da caratteristiche strutturali delle molecole, dal loro modo di espressione e dalle proprietà esibite dalle proteine nei saggi con colture cellulari. Così la struttura similare di un specifico dominio delle Emiline con quella di proteine secrete coinvolte nella regolazione della segnalazione dei fattori di crescita (22) ci ha stimolato ad usare tests biologici per verificare questa ipotesi per l’Emilina1, mentre l’alta espressione di questa proteina in tutte le cellule dei vasi sanguigni ha stimolato la ricerca >>>

Risultati parziali attesi

I risulltati previsti sono considerati separatamente per le due parti del programma.

RUOLO DELL’EMILINA1 NEI VASI LINFATICI
Tutti i risultati preliminari disponibili al momento suggeriscono fortemente che l’Emilina1 sia un fattore implicato nello sviluppo e nella funzione dei vasi linfatici. Nel nostro progetto proponiamo un’accurata analisi morfologica e funzionale del sistema linfatico nei topi privi di Emilina1. I risultati daranno certamente indicazioni sulla funzione specifica dei vasi linfatici regolati dalla Emilina1 e aiuteranno a identificare potenziali condizioni patologiche umane in cui la proteina svolge un compito. Considerando il tenue fenotipo linfatico mostrato dai topi Emilina1-/- supponiamo che la mancanza di Emilina1 possa essere assimilata ad uno stadio iniziale di linfedema acquisito. Tuttavia, una infiammazione tissutale conseguente a ferita, radiazione o infezione può rendere un tessuto con la compromissione della funzione dell’Emilina1 più suscettibile a severe disfunzioni linfatiche.
Sono anche di interesse i risultati che valutano l’influenza dell’Emilina1 sulle LEC. Essi rappresentano non solo il primo esempio di funzione specifica di una proteina della ECM sul sistema linfatico, ma anche offriranno nuove possibilità di influenzare il comportamento dei vasi linfatici in condizioni patologiche (per es. attraverso la somministrazione del dominio attivo dell’Emilina1).
Il nostro programma prevede inoltre lo sforzo >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

CARATTERISTICHE STRUTTURALI DELLE EMILINE
La famiglia delle Emiline appartiene alla superfamiglia dei geni EDEN (EMI Domain ENdowed) (4), la cui caratteristica comune è la presenza alla terminazione amminica di un motivo ricco di cisteina, il dominio EMI (10) (per la nomenclatura dei geni della superfamiglia EDEN si veda il sito http://www.genenames.org/genefamily/emilin.html). La superfamiglia comprende sette geni che codificano per proteine della matrice extracellulare (ECM) che possono essere raggruppati in tre famiglie sulla base dei principali domini strutturali. La prima è la famiglia dell’Emilina, caratterizzata da una struttura particolare di quattro domini principali (il peptide di segnale, il dominio EMI, la regione coiled-coil e la regione gC1q-simile) e comprende l’Emilina1 (12), l’Emilina2 (11), la Multimerina2, (6) e la Multimerina1 (16). La seconda famiglia comprende solo un gene nei mammiferi chiamato Emilina3 ed ha una struttura simile alla famiglia precedente, ma manca della regione gC1q-simile (18). Infine, la terza famiglia è costituita da 2 geni, Emu1 ed Emu2, i quali, eccetto per la regione EMI, hanno una struttura completamente diversa dagli altri membri, in quanto è collagenica la maggior parte della loro molecola (18). In aggiunta alle quattro regioni principali, piccoli domini possono essere presenti nelle diverse Emiline (4). Pertanto, la struttura dei domini delle Emiline suggerisce che le proteine possano svolgere non solo funzioni simili >>>