RICERCA ITALIANA     

L'autofagia nell'omeostasi del sistema immunitario: ruolo nella patogenesi e nella progressione delle malattie autoimmuni

Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Abstract

L'autofagia è un processo degradativo delle cellule eucariotiche, che coinvolge il riciclo di componenti cellulari e la risposta alla privazione di sostanze nutritive o al danno di organelli. Durante questo processo, porzioni di citoplasma sono sequestrate all'interno di vescicole con una doppia membrana, gli autofagosomi, che, dopo fusione con i lisosomi, vengono degradati per un successivo riciclaggio. L'autofagia è un meccanismo regolato da numerosi geni di controllo (Atg), la cui funzione è conservata nei vertebrati. E’ noto il coinvolgimento del sistema autofagico nell' omeostasi, compreso l'equilibrio vita-morte della cellula. Infatti, esiste una complessa interazione tra apoptosi ed autofagia, come dimostrato dal fatto che l'inibizione della via apoptotica induce l'attivazione del programma autofagico, e viceversa. La regolazione dell'attività del complesso chinasico Beclina1-PI3KC3/Vps34 è un elemento critico nel “signaling” dell'autofagia, che è regolato negativamente dal proto-oncogene Bcl2. Noi abbiamo recentemente identificato una nuova proteina WD40, Ambra1 (Activating molecule in Beclin1-regulated autophagy), come regolatore positivo del programma autofagico Beclina1-dipendente. L'autofagia potrebbe quindi rappresentare un'importante opzione di sopravvivenza per quelle cellule che, nel caso di esaurimento delle risorse interne, potrebbero andare incontro a morte; infatti, nella cellula può verificarsi sia >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Maurizio Sorice Università degli Studi di ROMA "La Sapienza"

Obiettivo del Programma di Ricerca

Questo progetto, partendo dalle basi molecolari della regolazione dell’autofagia, si propone di analizzare il ruolo di tale processo sull’omeostasi del sistema immunitario, ed in particolare su quelle componenti che possono favorire l’insorgenza di una risposta autoimmunitaria.
Il lavoro si basa su tre differenti tipi di strumenti sperimentali:
- linee cellulari normali e transfettate;
- modelli animali;
- cellule umane ex vivo da pazienti con malattie autoimmuni sistemiche (lupus eritematoso sistemico, LES, sindrome da anticorpi antifosfolipidi, APS).
Il piano di lavoro è stato suddiviso in quattro obiettivi fondamentali:

Obiettivo 1: Analisi della regolazione dell’autofagia da parte di Ambra1.
Tale obiettivo si articola a sua volta in 5 obiettivi intermedi:
1. Analisi dell’interazione tra il regolatore dell’autofagia Ambra1 ed il fattore anti-apoptotico Bcl-2;
2. Valutazione del ruolo di Ambra1 nel promuovere la formazione degli autofagosomi e regolare la proliferazione cellulare;
3. Analisi del ruolo del ruolo di Ambra1 nella tumorigenesi (Obiettivo 3);
4. Analisi dell’espressione di Ambra1 ed altre molecole autofagiche in sottopopolazioni di cellule T murine;
5. Analisi differenziale di trascrittoma e proteoma tra cellule T effettrici CD4+ Ambra1 +/+ e +/-, al fine di identificare regolatori dell’autofagia a valle di Ambra1 coinvolti nella risposta immune e nell’autoimmunità.
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Risultati parziali attesi

L’autofagia è un processo altamente conservato in tutti gli eucarioti. Oltre alla sua attivazione in condizioni di deprivazione di nutrienti, questo processo giuoca un ruolo fondamentale durante la normale crescita cellulare, lo sviluppo embrionale e nella regolazione della longevità. Esso potrebbe effettivamente essere coinvolto nella degradazione di batteri intracellulari, nelle malattie neurodegenerative, nel cancro o nella immunotolleranza. Ciò rende conto dell’importanza dello studio e della comprensione dei meccanismi molecolari dell’autofagia. Pertanto, proponiamo un progetto nel quale sono stati individuati diversi obiettivi, dall’analisi del network di molecole coinvolto nelle funzioni dell’autofagia allo studio del ruolo di Ambra1 e dalla stessa autofagia nell’omeostasi del sistema immunitario e nell’innesco di risposte autoimmunitiarie.
I risultati attesi dall’Unità 1 possono essere così riassunti: in primo luogo, verranno analizzate le interazioni molecolari responsabili dello “switch” fra autofagia ed apoptosi, con particolare riferimento ad Ambra1, Beclin 1 e Bcl-2. È del tutto evidente che l’autofagia possa essere coinvolta in malattie umane. I nostri risultati possono aiutare a disegnare nuovi strumenti farmacologici atti a modulare od interferire con l’autofagia e/o l’apoptosi in differenti condizioni patologiche. In seconda istanza, definiremo l’importanza relativa delle molecole autofagiche in tumori del sistema immunitario ed analizzeremo la loro >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

L’autofagia è un processo fisiologico che svolge un ruolo fondamentale nel riciclo delle molecole citoplasmatiche. L’autofagia è indotta in risposta a condizioni sfavorevoli, per esempio durante la senescenza cellulare o la deprivazione di nutrienti ed è un meccanismo altamente conservato nei lieviti e nei mammiferi.
Esistono tre forme di autofagia: macroautofagia, microautofagia ed autofagia mediata da “chaperone” (1,2). La Macroautofagia è la principale forma di autofagia. È implicata nel riciclo di organelli difettosi e di proteine sequestrate in vescicole con doppia membrana, chiamate autofagosomi. La formazione di autofagosomi ha origine da una struttura a doppia membrana che costituisce il pre-autofagosoma (fagoforo), che si forma in seguito alla chiusura di entrambe le estremità inglobando citoplasma ed organelli. Successivamente, gli autofagosomi si fondono con i lisosomi (o con i vacuoli nei lieviti) per formare un’unica vescicola, chiamata autofagolisosoma o autolisosoma. Questa fusione potrebbe essere preceduta dalla fusione con vescicole endosomiali per formare l’amfisoma. La membrana esterna dell’autofagosoma si fonde con quella del lisosoma (o endosoma), mentre il corpo autofagico, costituito da membrana interna e da vari componenti, viene degradato dalle idrolasi presenti all’interno del lisosoma (3-6). Il termine vacuolo autofagico viene utilizzato per indicare l’autofagosoma, l’amfisoma o l’autofagolisosoma. I prodotti di degradazione vengono >>>