RICERCA ITALIANA     

Interruttori molecolari che controllano l'omeostasi dei sistemi metabolici e vascolari: dai modulatori del RNA a quelli della trasmissione del segnale

Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"

Abstract

Numerose evidenze sperimentali suggeriscono che un determinato fenotipo possa essere causato da un controllo esercitato a livello sia genico, che trascrizionale e post-trasduzionale su diverse vie di trasmissione del segnale. In patolgie croniche, quali il diabete di tipo 2, tutti questi meccanismi possono intervenire nel determinare sia la predisposizione alla malattia che la sua progressione e l’insorgenza di complicanze. Da un punto di vista molecolare, e’ noto che la resistenza all’insulina, lungo la via IR/IRS/PI3K/Akt, e’ una delle cause principali per l’inefficacia delle azioni metaboliche dell’ormone ed e’ alla base di una serie di caratteristiche cliniche ben note, quali l’intolleranza al glucosio, la dislipidemia aterogena, il malfunzionamento della natriuresi e alterazioni della adipogenesi. Al contrario, l’iperinsulinemia compensatoria tende ad attivare soprattutto la via mitogenica, mediata da Shc/MEK/MAPK/JNK, che ha, a sua volta, un ruolo causativo nell’insorgenza di ipertensione ed obesita’. E’ tuttavia ancora da chiarire quale sia il contributo relativo al fenotipo diabetico delle varianti dei geni che codificano per le molecole coinvolte nella trasmissione del segnale rispetto a quello di alterazioni a livello trascrizionale o post-trasduzionale delle molecole stesse.
In questo progetto, abbiamo individuato tre livelli nella regolazione delle funzioni metaboliche dei sistemi fisiologici che controllano l’omeostasi metabolica. Ognuno di questi livelli >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Renato Lauro Università degli Studi di ROMA "Tor Vergata"

Obiettivo del Programma di Ricerca

Lo scopo finale del progetto è analizzare il ruolo di nuovi modulatori delle funzioni cellulari coinvolte nel controllo dell’omeostasi metabolica e vascolare.
Abbiamo individuato tre livelli nella regolazione delle funzioni metaboliche dei sistemi fisiologici che controllano l’omeostasi metabolica l’organismo. Ognuno di questi livelli è un interruttore per la funzione cellulare, nel senso che la sua accensione o spegnimento può dirigere i segnali intracellulari su vie metaboliche differenti che esitano in risposte fisiologiche diverse.
Il primo livello è la regolazione della trasmissione cellulare all’interno delle cellule.
Il secondo livello è la regolazione della trascrizione dei geni che sono coinvolti nelle vie metaboliche.
Il terzo livello di regolazione dell’omeostasi cellulare e sistemica è l’attivazione dei microRNA che sono ad oggi riconosciuti come orchestratori dei processi metabolici in diversi sistemi incluso il tessuto adiposo, il pancreas endocrino, il sistema cardiovascolare.

Risultati preliminari ottenuti dai diversi gruppi che partecipano a questo progetto di ricerca hanno portato all’identificazione di 5 interruttori o punti nodali che potrebbero svolgere un ruolo chiave nel controllo dell’omeostasi metabolica:

1. regolazione della fosforilazione di Akt in Serina 473 in risposta a iperglicemia come interruttore per differenziare le funzioni metaboliche da quelle proliferative di Akt.
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Risultati parziali attesi

Sono attesi i seguenti risultati:


1. regolazione della fosforilazione di Akt in Serina 473 in risposta a iperglicemia come interruttore per differenziare le funzioni metaboliche da quelle proliferative di Akt.
Nel corso del progetto saremo in grado di valutare i livelli di espressione delle due isoforme di PHLPP in un ben caratterizzato modello sperimentale di gluco-tossicita’: cellule pancreatiche di ratto RIN 1046-38 coltivate ad una concentrazione di glucosio pari a 11.1 mM per 16-25 (“early”= RIN-E) o 45-55 passaggi (“late”=RIN-L). Identificheremo inoltre i substrati e le funzioni di Akt alterati in seguito ad esposizione cronica ad iperglicemia. A tale scopo, utilizzeremo un anticorpo diretto contro proteine contenenti il motivo consenso per Akt fosforilato (anti Phospho-Ser/Thr Akt Substrate Antibody), questo ci permettera’ di selezionare i substrati maggiormente modificati in condizioni di iperglicemia; confermeremo poi l’identita’ delle diverse proteine con anticorpi specifici. Questo tipo di approccio potra’ condurre a identificare nuovi substrati di Akt nella beta-cellula, con l’aiuto del programma Scansite che permette la ricerca specifica di proteine di un determinato peso molecolare che contengano la sequenza consenso per Akt. E’ infatti interessante osservare che, benche’ sia noto da tempo che Akt regola la secrezione insulinica, le proteine implicate in tale processo non sono ancora state identificate. Inoltre verificheremo >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Completato il sequenziamento del genoma di varie specie, la sfida che le scienze biomediche devono affrontare è ora la comprensione delle funzioni biologiche dei singoli geni, delle diverse vie di trasmissione del segnale e, in termini generali, dei sistemi biologici che determinano fenotipi complessi, quali quelli che sono alla base di molte patologie umane. L’identificazione di geni coinvolti nella patogenesi di numerose malattie ha subito una notevole accelerazione negli ultimi anni, grazie alla disponibilita’ sia delle sequenze genomiche complete e delle mappe aplotipiche, sia di nuove tecnologie per lo studio dei polimorfismi del DNA e dell’attività genica su larga scala e di coorti ben caratterizzate. Al contrario, i progressi relativi al chiarimento dei meccanismi tramite i quali questi geni causano l’insorgere della malattia sono stati molto più lenti. Anche nei casi in cui i geni identificati operano all’interno di vie il cui funzionamento è noto, non è spesso chiaro se la connessione tra questi geni e la malattia a cui sono associati sia dovuta alle vie già note o se essi siano coinvolti in altre vie non ancora approfonditamente studiate. Inoltre la maggior parte degli studi di associazione sono progettati allo scopo di identificare i principali geni associati con le diverse patologie, mentre ci sono pochi studi volti ad identificare come le varianti geniche interagiscano tra di loro, concorrendo a causare la malattia. In effetti, numerose evidenze sperimentali >>>