LAMINOPATHIES: PATHOLOGY, CELL MECHANICS ANDENVIRONMENTAL INDUCTION.

La lamina nucleare (NL) è un reticolo di proteine fibrillari che riveste la superficie interna della membrana nucleare. Essa è principalmente composta da filamenti intermedi di tipo V , chiamati lamìne, e proteine ausiliari ad esse associate (lamin-associated proteins, LAPs). Nei mammiferi le lamìne sono codificate da tre geni : LMNA, che codifica per la lamìna A e lamìna C (lamìne di tipo A), LMNB1 e LMNB2 che codificano rispettivamente per la lamìna B1 e B2 (lamìne di tipo B). Lamìne e LAPs si associano a formare una matrice tridimensionale densa e dinamica che stabilisce numerose interazioni, sia stabili che transitorie, con diverse classi di molecole biologiche: DNA, fattori di trascrizione, proteine strutturali. Tutte queste interazioni sono essenziali per fornire stabilità strutturale e preservare l’integrità nucleare, per collegare fisicamente e funzionalmente la lamina nucleare al citoscheletro e per organizzare la cromatina. In questo modo, oltre a svolgere un ruolo strutturale fondamentale, la lamina nucleare risulta ricoprire ruoli chiave anche nei processi di meccanotrasduzione del segnale e nella regolazione dell’espressione genica ed epigenetica. Mutazioni a carico dei geni che codificano per le lamìne nucleari sono associate ad un'ampia ed etogenea classe di patologie note come laminopatie. Tra queste, una delle più controverse ed interessanti è la Hutchison-Gillford Progeria Syndrome (HGPS), una malattia genetica rara dovuta a una mutazione puntiforme nel gene LMNA. Tale mutazione risulta nella produzione di una versione tronca della lamìna A, mancante di 50 amminoacidi, conosciuta come Progerina. HGPS è principalmente caratterizzata da alterazioni morfologiche del nucleo e invecchiamento precoce. I soggetti affetti da Progeria, infatti, fin dai primi anni di vita sviluppano condizioni patologiche tipiche dell’età senile quali cataratta, diabete e l'osteoporosi pur preservando le normali funzioni congnitive. Questi pazienti muoiono tipicamente per complicanze cardiovascolari intorno ai 14 anni di età, in media. Considerando la sindrome di Hutchinson-Guilford come un esempio estremo di ciò che alterazioni della lamina nucleare comportano, durante il mio dottorato di ricerca ho investigato diversi aspetti riguardanti la biologia della lamina nucleare con particolare interesse all'impatto che perturbazioni strutturali della lamina nucleare possono avere sulle normali funzioni cellulari, la meccanica cellulare, la regolazione dell'espressione genica e l’ interconnessione esistente tra integrità della lamina nucleare, processo di invecchiamento e stress ossidativo. Per ottenere una visione d’insieme del contributo della lamina nucleare sia in condizioni fisiologiche che patologiche, sono state adottate strategie di ricerca basate su approcci interdisciplinari e integrativi in grado di tenere conto degli aspetti strutturali, meccanici e molecolari. Per fa questo, in prima instanza sono state effetuate delle analisi bionformatiche: tutti i dati di trascrittomica relativi a pazienti HGPS, presenti in database pubblici e in letteratura, sono stati raccolti e analizzati rispetto a dati equivalenti ottenuti da controlli sani. Tale analisi ha permesso di delineare profilo di espressione genica tipico di pazienti HGPS e di individuare i pathways deregolati in presenza della patologia. È stato inoltre studiato l’impatto che alterazioni della lamina nucleare hanno sulle connessioni fisiche e funzionali che questa stabilisce sia con elementi nucleari ed extra-nucleari, in un modello cellulare in cui è possibile indurre sperimentalmente, in modo controllato, l’espressione della forma mutata di Lamìn A responsabile dell’ HGPS. Tale modello cellulare ricap