Seladin-1 e MICAL-1, due nuove flavoproteine coinvolte nello sviluppo del neurone e la sua degenerazione
Progetto Recenti studi di biologia cellulare hanno identificato due nuove flavoproteine importanti per lo sviluppo del neurone e per la sua protezione da processi neurodegenerativi.
Seladin-1 (da SELective Alzheimer Disease INdicator protein-1) è una proteina del reticolo endoplasmico (ER) i cui livelli sono ridotti nei neuroni che vanno incontro alla neurodegenerazione tipica dell'AD e la sovrapproduzione di Seladin ha un effetto protettivo. Inoltre, i livelli di Seladin variano significativamente nel corso del differenziamento cellulare e in linee tumorali. Somiglianze di sequenza tra Seladin e altre proteine tra cui DIM/DWARF1,che nelle piante è resposabile della sintesi dei brassinoidi,ha portato a ipotizzare che Seladin sia una flavoproteina ossidasi o monossigenasi attiva su precursori del colesterolo. L'accumulo di desmosterolo in individui affetti da desmosterolosi,una malattia ereditaria rara, e molto grave, associata a difetti della proteina ha portato a identificarla con la 24-deidrocolesterolo riduttasi. Si ipotizza, quindi, che l'enzima converta desmosterolo in colesterolo a livello della membrana dell'ER alterando di conseguenza la composizione della membrana cellulare e,in particolare, le proprietà dei lipid rafts. Come l'attività enzimatica di Seladin sia correlata ai suoi variati livelli nel corso del differenziamento cellulare, nel tumore o nel neurone che degenera non è in realtà noto mancando una caratterizzazione biochimica accurata della proteina in vitro che ne identifichi i reali substrati e prodotti di reazione, oltre che il donatore di equivalenti di riduzione che può essere NAD(P)H, un chinone di membrana o una proteina trasportatrice di elettroni.
MICAL-1 (da Macromolecule Interacting with CasL) è una proteina multidominio che partecipa con le semaforine alla determinazione della direzione di crescita dell'assone. Il dominio N-terminale è stato prodotto e cristallizzato dimostrando che contiene FAD ed è in parte simile ad alcune ossidasi e monossigenasi ben caratterizzate. Inoltre, e' stato dimostrato che l'enzima ossida il NADPH e reagisce con l'ossigeno molecolare producendo H2O2. Anche in questo caso, non è noto se l'attività biologica di MICAL nel guidare l'assone sia legata alla sua attività enzimatica ancora sconosciuta, nè quale ne sia il reale substrato fisiologico, forse una proteina citoscheletrica.
Intendiamo, quindi, produrre e purificare le due proteine per condurre una loro caratterizzazione cinetica e meccanicistica approfondita. Integrando i dati biochimici in vitro con quelli derivati da approcci biologico cellulari si contribuirà alla delucidazione dei processi biologici a cui queste proteine partecipano e a proporre eventuali approcci terapeutici. Abbiamo già ottenuto il cDNA codificante le proteine, costruito diversi plasmidi per la loro produzione in E. coli e stiamo verificando le condizioni necessarie per ottenere proteine solubili, flavinilate e cataliticamente attive per i successivi studi.