RICERCA ITALIANA     

Trasduzione del segnale inositide-dipendente nel nucleo: bersagli molecolari e farmacologici

Università degli Studi di Bologna

Abstract

Durante la stesura di questo progetto di ricerca, i responsabili delle singole unità hanno ben avuto in mente una frase di una review di R.F. Irvine (Nat Rev Mol Cell Biol 2003,4:349-360): “If we look at how phospholipids and their signalling and regulatory functions are now appreciated as being central to almost every aspect of cell biology, it could be that a similar revolution in attitude to nuclear lipids might now be due. If this review does no more than to hasten that revolution, it will have served its purpose well”. In effetti sembra che la review di Irvine abbia raggiunto il suo scopo nella comunità scientifica internazionale, infatti dal 6 all’11 febbraio 2005 si è tenuta la nuova Gordon Conference SIGNAL TRANSDUCTION WITHIN THE NUCLEUS, organizzata dal PI di questo progetto e RIPETUTA CON SUCCESSO NEL 2007 (MARZO 25-30, VENTURA CA) particolarmente focalizzatE sul signalling inositide-dipendente. Lo scopo che noi ci prefiggiamo, partendo proprio da quanto discusso in quella conferenza, è quello di identificare i bersagli del signalling dei polifosfoinositidi e se alcuni dei suoi enzimi possono essere a loro volta bersagli di molecole/farmaci in grado di influenzare il ciclo cellulare in cellule neoplastiche umane. Lo schema sotto riportato indica quali sono le conoscenze attuali e i problemi da affrontare.

E’ noto che nelle sindromi mielodisplastiche (MDS)ad alto rischio vi sono alterazioni significative nella espressione di intermedi del >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Lucio Cocco Università degli Studi di BOLOGNA

Obiettivo del Programma di Ricerca

La regolazione del ciclo dei lipidi dell’inositolo è ampiamente indipendente da quello presente nella membrana plasmatica, suggerendo che il nucleo costituisce un compartimento funzionalmente distinto per quanto riguarda il metabolismo dei fosfoinositidi; è stato descritto che la PLCbeta, le PI-kinasi, gli inositidi fosforilati in 3’, la PI3K e Akt sono presenti nel nucleo in domini particolari chiamati speckles legati ad eventi trascrizionali e di splicing (Anderson lab. in Mol Biol Cell. 1998 Dec;9(12):3547-60; Cocco lab. in Proteomics, 2006 Nov;6(21):5725-34; e vedere lo schema qui sotto riportato)

Ciò induce a pensare che questi enzimi del signalling inositidico, oltre ad avere come bersagli fattori di trascrizione e di splicing (Cocco et al. BBA, 2006, 1761:509-21), possono influenzarsi fra di loro ed essere bersagli di trattamenti terapeutici.
Il progetto che si svilupperà in due anni cercherà di raggiungere i seguenti obiettivi:
- capire la via di attivazione di Akt nei blasti dei pazienti MDS ad alto rischio, nello specifico verificare se questa attivazione sia dipendente dalla via di trasduzione PI3K o dalla traslocazione/localizzazione della PKCepsilon al nucleo, che abbiamo recentemente dimostrato essere coinvolta nel differenziamento megacariocitico delle cellule umane CD34+ (Gobbi, Cocco, Vitale, Stem Cells. 2007 Sep;25(9):2322-9).
La identificazione della via di attivazione evidenzierà l’enzima specifico che potr >>>

Risultati parziali attesi

Il diagramma riportato di seguito riassume dati già ottenuti dai proponenti nel campo della trasduzione del segnale inositide-dipendente nel nucleo in vari modelli ed anche nei blasti di MDS ad alto rischio. Brevemente, per quanto riguarda le MDS ad alto rischio, sappiamo che durante il trattamento con l’inibitore della DNA metiltransferasi, azacitidina, vi è
1. un incremento dell’espressione della PI-PLCbeta1 correlata al miglioramento ed anche alla remissione della patologia
2. un parallelo decremento di p-Akt attivato


Rimangono però ancora dei punti interrogativi:
1. Qual è la via di attivazione di Akt nelle MDS ad alto rischio?
2. L’azacitidina attiva il promotore della PI-PLCbeta1 mediante demetilazione di specifiche isole CpG del promotore?
3. E’ anche la PI-PLCbeta2 coinvolta nella crescita/sopravvivenza dei blasti di MDS ad alto rischio?
Questi sono i punti che la nostra ricerca vuole chiarire.
Nei 2 anni di tempo del progetto riteniamo possibile chiarire il ruolo del signalling inositide-dipendente nel processo di sopravvivenza e crescita nei blasti delle MDS ad alto rischio ed inoltre identificare se alcuni degli enzimi-chiave (PI-PLCbeta (1 o 2); Akt, PI3K, PKCepsilon) sono essi stessi bersagli possibili di trattamenti farmacologici specifici, come per esempio quello con azacitidina.

Risultati attesi
1. Identificare il meccanismo d’azione dell’azacitidina ed in >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’importanza del ciclo dei fosfinositidi nucleari sta diventando sempre più evidente. Cocco et al. hanno dimostrato per primi che nuclei privati di membrana nucleare sono in grado di sintetizzare in vitro fosfatidilinositolo 4-fostato (PtdInsP) e fosfatidilinosito 4,5- bisfosfato (PtdInsP2). Questa fu la prima evidenza del metabolismo degli inositidi all’interno del nucleo. In seguito, gli stessi autori hanno dimostrato che in fibroblasti 3T3 l’insulin growth factor-I attiva selettivamente la PI-PLCbeta1 (2). Da allora in poi, un numero sempre maggiore di lavori sono stati pubblicati sul metabolismo nucleare dei polifosfoinositidi, dimostrando il loro coinvolgimento nelle risposte cellulari che conducono a differenziamento cellulare, proliferazione e trasformazione neoplastica e nella riparazione del DNA (8).
Un nuovo campo di indagine si è aperto dopo la dimostrazione che anche il nucleo possiede sia inositidi fosforilati in posizione 3 dell’anello dell’inositolo, sia l’enzima responsabile di tale fosforilazione, la PI3K. Oltre alla localizzazione nucleare della PI3K è stata anche dimostrato che il suo bersaglio, Akt, una volta attivato migra nel nucleo, dove risiedono alcuni suoi substrati, dei quali circa 400sono stati identificati, come i fattori di trascrizione della famiglia FoxO (9) e le lamine A/C (10).
In molti casi è stato particolarmente interessante constatare che il metabolismo dei fosfoinositidi nucleari sia del tutto autonomo rispetto a quello >>>