Studio delle proteine ELAV in modelli cellulari e animali di neurodegenerazione motoneurale: possibile ruolo patogenetico nella Sclerosi Laterale Amiotrofica?
Progetto La Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) è una malattia neurodegenerativa altamente invalidante e fatale che colpisce in modo selettivo i motoneuroni del sistema cortico-spinale e quelli spinali. Gli studi genetici e su modelli cellulari e animali di SLA hanno permesso di definire molti meccanismi di patogenesi della malattia, dal danno ossidativo a gravi disfunzioni del trasporto assonale, dalla formazione di aggregati proteici citoplasmatici all¿eccitotossicità del glutammato. Tuttavia il quadro risulta molto complesso e non è chiaro quali di questi meccanismi rappresentino gli eventi scatenanti e quali quelli secondari subentranti in risposta al danno.
Nella SLA si ha una forte evidenza che il danno ossidativo cronico a livello motoneuronale possa avere un ruolo patogenetico importante e determinare gravi alterazioni delle attività mitocondriali e cellulari. Sperimentalmente è noto che in modelli cellulari sottoposti a forti condizioni di stress ossidativo si osserva una risposta a livello dell¿espressione genica con blocco momentaneo di tutta l¿attività traduzionale e mantenimento selettivo della sintesi proteica di ¿Heat-shock proteins¿ per far fronte al danno. Tale processo è mediato da una serie di ¿RNA-binding proteins¿ (RBP) che legano gli RNA messaggeri e si aggregano tra loro formando grosse strutture macromolecolari o ¿stress granules¿ (SG), che tengono momentaneamente silenti i trascritti. Quando la condizione di stress cellulare viene rimossa, tali strutture si disgregano e l¿attività traduzionale riprende normalmente. Tuttavia non è noto cosa possa succedere quando l¿evento stressogeno non è acuto ma è di tipo cronico, come succede nella SLA.
L¿obiettivo di questo progetto è di definire l¿eventuale ruolo dei meccanismi di controllo dell¿espressione genica mediati da RBP sia nella eziopatogenesi che nella progressione della SLA. La recente identificazione della RBP TDP-43 in inclusioni citoplasmatiche e di mutazioni a carico di questo gene in pazienti SLA sembra supportare un ruolo importante dei meccansismi post-trascrizionali nell¿indurre degenerazione neuronale. In particolare verranno studiate l¿espressione e la distribuzione delle proteine ELAV, RBP fondamentali per la formazione degli SG, in modelli in vitro di malattia motoneuronale. Tale analisi verrà estesa anche al modello murino di SLA, il topo transgenico per il gene mutato SOD1(G93A), attraverso studi immunoistochimici e biochimici dell¿espressione ed attività delle proteine ELAV. Verranno analizzati sia il midollo spinale che le diverse aree cerebrali coinvolte nella malattia, così come tessuti periferici, a diversi stadi di malattia, presintomatico e sintomatico, per valutare il possibile ruolo delle proteine ELAV nella patogenesi della malattia. Valuteremo anche se la RBP TDP-43 è coinvolta precocemente nella risposta cellulare allo stress ossidativo mediante l¿aggregazione di SG prima di formare inclusioni citoplasmatiche in stadi ormai avanzati di patologia.