RICERCA ITALIANA     

Difetti di Imprinting Genomico nei disordini della crescita e tumori

Seconda Università degli Studi di Napoli

Abstract

L’imprinting genomico è un fenomeno basato su modificazioni epigenetiche, che causa l’espressione diseguale dell’allele di origine materna e dell’allele di origine paterna di un centinaio di geni di mammifero. Il corretto funzionamento di tale meccanismo è necessario per lo sviluppo normale dell’embrione, mentre difetti dell’imprinting sono causa di malattie genetiche e tumori. In particolare, è stato dimostrato che anomalie a carico di un cluster di geni imprinted presenti nella regione cromosomica 11p15.5 (almeno 10 geni distribuiti su una Megabase) sono responsabili di disordini congeniti della crescita, come la Sindrome di Beckwith-Wiedemann (BWS) e la Sindrome di Silver-Russell (SRS) e diversi tumori dell’età pediatrica e adulta. Tali alterazioni causano l’attivazione o la repressione dei geni imprinted coinvolti su entrambe le copie cromosomiche. La perdita dell’imprinting (LOI) del gene per il fattore di crescita insulino-simile tipo 2 (IGF2), con conseguente attivazione biallelica di questo gene, è l’alterazione molecolare più frequente riscontrata nel tumore di Wilms (WT) e nel rabdomiosarcoma. Nonostante ciò, le cause dei difetti di imprinting non sono ancora definite. Inoltre, i difetti molecolari presenti in un terzo dei casi di BWS, in metà degli SRS e nella maggioranza dei casi con fenotipo BWS- o SRS-simile non sono ancora stati identificati. Possibili bersagli di tali lesioni sono le sequenze di controllo dell’imprinting dimostrate dagli studi effettuati nel >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Andrea Riccio Seconda Università degli Studi di NAPOLI

Obiettivo del Programma di Ricerca

L’obiettivo generale di questo progetto è di determinare il ruolo dei geni imprinted nella patogenesi dei disordini congeniti della crescita e dei tumori e di identificare i meccanismi molecolari alla base dei difetti di imprinting. Gli obiettivi specifici sono:

1. Reclutamento di una estesa coorte di pazienti affetti da disturbi congeniti dell’accrescimento (Unità IV).
2. Identificazione di nuovi difetti genetici ed epigenetici di geni imprinted in individui affetti da sindromi ipertrofiche o casi di IUGR ad eziologia indefinita (Unità I).
3. Studio del ruolo degli elementi regolativi agenti in cis e dei fattori agenti in trans, mediante l’analisi mutazionale dei pazienti (Unità I).
4. Determinazione del ruolo delle diverse proteine che controllano le modificazioni epigenetiche nel mantenimento dell’imprinting genomico e identificazione dei fattori ambientali e vie di trasduzione del segnale che interferiscono con esso mediante l’uso di sistemi cellulari in vitro (Unità III).
5. Studio della funzione del microRNA codificato dal gene H19 (miR-675) nei tumori di Wilms mediante analisi dell’espressione del microRNA rispetto al trascritto H19, analisi dell’attività oncosoppressiva del microRNA e identificazione e analisi funzionale dei potenziali trascritti-bersaglio e delle relative proteine regolate da miR-675 (Unità IV).
6. Messa a punto di un protocollo di screening rapido per i difetti molecolari della regione 11p15.5 >>>

Risultati parziali attesi

I seguenti risultati sono attesi da questo Progetto di Ricerca:
1. Identificazione di nuovi difetti molecolari in individui affetti da sindromi ipertrofiche congenite e casi di IUGR ad eziologia indefinita.
2. Determinazione dei meccanismi alla base dei difetti di imprinting riscontrati nei pazienti ed in particolare della relazione tra genotipo ed epigenotipo.
3. Identificazione dei fattori epigenetici necessari per il mantenimento dell’imprinting genomico e delle vie di trasduzione del segnale che possono interferire con esso.
4. Determinazione del ruolo del microRNA miR-675 codificato dal gene H19 e delle sue proteine bersaglio nella tumorigenesi ed in particolare nei tumori di Wilms.
5. Messa a punto di un protocollo di screening rapido per i difetti molecolari della regione 11p15.5 mediante la tecnica MS-MLPA.

Riteniamo che il nostro progetto sia scientificamnete rilevante per i seguenti motivi:
1) Sia i disordini caratterizzati da eccessiva crescita, che i difetti di crescita congeniti sono patologie di notevole importanza, in considerazione dell’aumentato rischio di sviluppare neoplasie legato ai primi e le frequenti complicanze peri- e post-natali che caratterizzano i secondi. Presupposto di una corretta classificazione e di potenziali terapie e prevenzione è la definizione delle cause molecolari.
2) L'importanza dei difetti epigenetici in genetica medica è oramai ampiamente riconosciuto. Tuttavia >>>

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

La sindrome di Beckwith-Wiedemann (BWS, OMIM 130650) è un disordine della crescita caratterizzato da gigantismo, una serie di difetti dello sviluppo e aumentato rischio di sviluppare tumori embrionali. Il fenotipo della BWS è estremamente variabile. Numerosi studi indicano il coinvolgimento di geni imprinted localizzati nella regione 11p15.5 (Wecksberg et al., 2005). In 11p15.5 è presente un cluster di geni imprinted (più di una Megabase di DNA), fortemente conservato nella parte distale del cromosoma 7 murino. Il cluster contiene più di 14 geni imprinted ed è funzionalmente suddiviso in due regioni, ciascuna con un proprio centro di controllo dell'imprinting (IC1 e IC2, vedi Fig. 1 e Cerrato et al., 2005a).


I geni imprinted espressi sul cromosoma materno sono riportati in rosso, quelli espressi sul cromosoma paterno sono riportati in blu e quelli non-imprinted in nero. I centri di controllo dell'imprinting IC1 e IC2 sono indicati da triangoli verdi.

Il gene per il Fattore di Crescita Insulino-simile tipo 2 (Igf2), espresso dall'allele paterno, e quello per H19, espresso dall'allele materno, sono controllati da IC1. Quest'ultimo è una barriera cromatinica (Insulator) sensibile alla metilazione del DNA e localizzata tra Igf2 e H19 (Hark et al., 2000). IC1 è normalmente metilato sul cromosoma paterno e controlla l'attivazione di Igf2 da parte di enhancers localizzati a valle di H19. La sua delezione >>>