RICERCA ITALIANA     

Alterazioni della cromatina in leucemie

Università degli Studi di Milano

Abstract

La cromatina e’ epigeneticamente modificata per la regolazione dell’espressione genica. Gli istoni, essendo proteine chiave della cromatina, sono target di enzimi che ne modificano le loro caratteristiche. Queste modificazioni epigenetiche creano un sito di ancoraggio per altre proteine regolatorie e formano un codice che specifica per pattern di funzioni genommiche sia transienti sia permanenti (ereditabili). In aggiunta, gli enzimi epigenetici modificano anche l’attività di fattori trascrizionali fonamentali. Esistono evidenze che collegano funzioni epigenetiche alterate all’oncogenesi e suggeriscono che i regolatori della cromatina e i pathway a monte di questi possono essere dei bersagli critici nello sviluppom di nuovi farmaci contro il concro (epi-drug).
In un nostro recente studio, condotto con successo (progetto COFIN 2005), abbiamo dimostrato che nella leucemia promielocitica acuta la proteina di fusione PML-RAR, funzionando come un fattore trascrizionale aberrante, promuove una struttura cromatinica anomala sia a livello locale (agendo su singoli geni) che globale (agendo su cluster genici co-regolati dalla proteina di fusione) e che la combinazione di queste due tipologie di alterazioni è responsabile dell’insorgenza della patologia leucemica. Alterazioni grossolane nella struttura della cromatina e cambi nei profili di espressione genica sono caratteristiche fondamentali delle cellule tumorali, ma poco compresi. Il goal di questa proposta è (utilizzando >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Pier Giuseppe Pelicci Università degli Studi di MILANO

Obiettivo del Programma di Ricerca

Il principale obiettivo di questo progetto è quello di definire I meccanismi molecolari responsabili dell’azione iniziale degli oncogeni sull’organizzazione della struttura cromatinica e le sue conseguenze sulla regolazione genica, concentrandoci sui microRNA. Noi utilizzeremo, come sistema modello, l’oncogene associato alla leucemia PML-RAR e valideremo i risultati su altri tipi di leucemie mieloidi. In particolare:

Unita’ 1: Analisi estesa al genoma delle origini di replicazione del DNA nelle leucemie mieloidi (delinamento di un profilo di replicazione). L’unità si focalizzerà sulla caratterizzazione degli effetti di PML-RAR sulla replicazione del DNA, come nuovo meccanismo di globale alterazione della cromatina indotto da proteine di fusione associate a leucemie. Questo progetto si basa su alcuni nostri preliminari risultati che dimostrano l’applicabilità di un approccio automatizzato su vasta scala per l’identificazione di origini di replicazione umane. In particolare noi ci proponiamo: i) di generare un’ efficace tecnologia per la rapida identificazione, su scala genomica, di origini di replicazione umane. I nostri attuali protocolli richiedono di essere ulteriormente validati in termini di: riproducibilità, sensibilità e riproducibilità. ii) studiare il profilo di replicazione delle cellule esprimenti PML-RAR. In base ai nostri dati preliminari, noi ci aspettiamo sia inattivazione di alcune origini di replicazione sia attivazione di nuove origini.
>>>

Risultati parziali attesi

L’attività sperimentale programmata condurra’ ai risultati (milestone) di seguito elencati:
1: Set-up di metodologie per l’analisi dell’organizzazione globale della cromatina.
Risultati attesi:
-entro la fine del primo anno, ci proponiamo di avere ottimizzato la tecnologia per l’analisi delle origini delle replicazioni e per ottenere una libreria di sequenze di DNA regolatrici da cellule CD34+;
-gli strumenti informatici necessari per le analisi saranno ottimizzati entro la fine del primo anno.
2: Analisi meccanicistica degli effetti di PML-RAR sugli eventi nucleari globali e identificazione di marcatori epigenetici specifici per APL.
Risultati attesi:
-entro il diciottesimo mese ci proponiamo di aver determinato i marcatori epigenetici specifici per APL e di aver stabilito la possibilità di correlare marcatori istonici all’accessibilità cromatinica.
3: Studio dei marcatori epigenetiche di APL in altre forme di leucemia acuta.
Risultati attesi:
-entro il termine del progetto, ci aspettiamo di avere effettuato il confronto dei marcatori epigenetici derivanti da APL e da altre forme di AML.
Una analisi delle alterazioni globali della cromatina mediante la determinazione della accessibilità a nucleasi in cellule normali rispetto a cellule tumorali non è mai stata effettuata. È evidente quindi come questa parte del Progetto si configuri come altamente innovativa, con riscontri immediati in termini di >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La cromatina è un substrato fondamentale dal punto di vista fisiologico per tutti i processi genetici della cellula. Essa rappresenta una piattaforma di interscambio sia per segnali extracellulari che intracellulari e regola tutte le attività del genoma, incluse l’espresssione genica, la replicazione del DNA e la stabilità genomica. I segnali “ a monte” possono essere convertiti dalla cromatina sia in una informazione transiente sia stabile (ereditabile), attribuendo alla cromatina una duplice funzione, quella di adattamento a cambiamenti ambientali e quella di mantenimento della identità della linea cellulare e/o della cellula. Un’enorme varietà di segnali in entrata induce una complessa rete di modificazioni locali o globali del DNA e/o degli istoni (fosforilazione, acetilazione, ubiquitinazione, metilazione, ADP-ribosilazione) che sono catalizzate da enzimi. Differenti modificazioni di un particolare sito possono avere diverse funzioni come conseguenza del diverso ingombro sterico o della diversa capacità di reclutare specifici complessi proteici che riconoscono quella determinata modificazione. Le proteine non-istoniche associate alla cromatina, le proteine coinvolte nella traduzione del segnale e gli apparati nucleari sono essi stessi substrati delle modificazioni sopra citate, ma il significato di questi eventi è ancora in gran parte sconosciuto.
Le più recenti evidenze suggeriscono che le modificazioni epigenetiche del DNA e della cromatina hanno un ruolo >>>