Testo completo articolo Ype Elgersma su rivista Nature

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SINDROME
DI ANGELMAN
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Riassunto del lavoro pubblicato da Ype Elgersma su Rivista Nature del 01 ottobre 2015.
Per visionare il lavoro originale collegarsi al link:
http://www.nature.com/index.html;
•
Ype Elgersma is at the Erasmus MC University Medical Center, ENCORE Expertise Center for
Neurodevelopmental Disorders, Department of Neuroscience, 3015 CN Rotterdam, the Netherlands.
Corresponding author
Nature 526, 50–51 (01 October 2015) doi:10.1038/526050b
Published online 30 September 2015
A molecular tightrope
L’equilibrista molecolare
50 anni fa, il pediatra Harry Angelman scoprì un disturbo genetico dello sviluppo neuronale caratterizzato
da un inusuale atteggiamento sorridente, disabilità intellettiva, assenza della parola, difficoltà nella
coordinazione motoria, tratti comportamentali particolari e epilessia resistente alla terapia.
Il disturbo oggi noto come sindrome di Angelman (SA), colpisce un bambino su ventimila ed è causato da
mutazioni genetiche che diminuiscono l'attività o l'espressione dell'enzima UBE3A, una ubiquitina ligasi
che marca delle proteine target per la degradazione.
Al contrario, duplicazioni del gene UBE3A sono causa di un altro disturbo dello sviluppo neuronale,
l'autismo, il quale è caratterizzato da difficoltà nella comunicazione sociale e tendenza ad atteggiamenti
ripetitivi.
Il meccanismo attraverso cui l'attività di UBE3A è regolata nel cervello è ancora poco chiaro. In Cell, Yi
et al. affermano che questo enzima è regolato in modo dinamico dalla fosforilazione.
gli uomini hanno due copie di ogni gene per la maggior parte di essi, una ereditata dal padre e una dalla
madre. Solitamente, le cellule esprimono entrambe le copie in modo uguale. Tuttavia, nel caso di
UBE3A, il gene paterno è totalmente silenziato nei neuroni, suggerendo che il dosaggio di UBE3A sia
fondamentale per la sua funzione in queste cellule. Infatti, se le mutazioni che riducono l'espressione del
gene UBE3A ereditato dalla madre causano la SA, la duplicazione della regione cromosomica materna
dell'UBE3A è associata alla sindrome di autismo Dup15q, che comporta ritardo comportamentale,
autismo, disturbi del linguaggio e epilessia.
Se l'individuo possiede più di due copie della regione cromosomica materna, la possibilità che soffra di
autismo è quasi certa.
§§ Iscr.Reg.Vol. TV 0209 - O.N.L.U.S. §§ C.C.Postale N.390310 §§ C.C. Unicredit 5467786 cab.12011 abi 2008 Treviso §§
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Vista l'importanza fondamentale del livello divUBE3A nello sviluppo neuronale, devono esistere dei
meccanismi per modulare in modo continuo dell'attività neuronale di UBE3A. Le prime scoperte circa la
regolazione dell'UBE3A sono scaturite dalla scoperta che l’'attività di questo enzima può essere stimolata
dadei virus oncogenici responsabili di malattie tumorali. Ad esempio, la proteina E6 del papilloma virus
umano si lega e stimola l'UBE3A, incrementando così la degradazione della proteina p53 (un soppressore
tumorale)e provocando così il cancro della cervice uterina.
Altri virus oncogenici hanno sviluppato in modo indipendente dei meccanimi simili per l'attivazione
dell'UBE3A e per la degradazione di altre proteine che funzionano da soppressori tumorali.
Più di recente, il legame della proteina HERC2 all'UBE3A è stato identificato,come un meccanismo che
permette alla cellula stessa di attivare l'UBE3A, ma non è stato mai identificato prima nessun
meccanismo capace di regolare l'inibizione dell'enzima,
Yi e
colleghi rivelano adesso come i neuroni sono capaci di “efare gli equilibristi” nel controllo
dell'attività molecolare di UBE3A.
L'attività di ricerca degli autori è iniziata nel momento in cui hanno notato che un numero sproporzionato
di mutazioni associate alla SA erano concentrate in una regione della proteina; ciò ha indotto a pensare
che questa regione sia coinvolta nella funzionalità di UBE3A. Infatti queste mutazioni comportano la
perdita dell'attività di UBE3A. Gli autori hanno successivamente scoperto che uno specifico residuo
amminoacidico di treonina (la T485) in questa regione è un sito accettore per gruppi fosfato (gruppi che
sono covalentemente aggiunti alle proteine attraverso gli enzimi denominati chinasi per modulare l'attività
delle proteine. Nello specifico, la T485 è fosforilata dalla proteina chinasi A (PKA), un modulatore ben
noto della plasticità sinaptica (i meccanismi che modificano la forza delle connessioni sinaptiche tra
neuroni) e della funzioni cognitive.
Per verificare se l'aggiunta di un gruppo fosfato al T485 stimoli o inattivi UBE3A, gli autori hanno
modificato (tramite ingegneria genetica) il residuo per impedirne la fosforilazione. Questo ha condotto a
una forma iperattiva di UBE3A. Quando I neuroni che avevano questa mutazione sono stati coltivati in
vitro, lo sviluppo delle sinapsi è risultato profondamente alterato. Questa è una scoperta notevole, se si
tiene conto del numero di dati che legano la disfunzione sinaptica all'autismo ad oggi disponibili.
Inoltre Yi et al. hanno identificato la mutazione di T485 in un bambino affetto da autismo, evidenziando
l‘importanza di questo meccanismo regolatorio anche nell’uomo.
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Ulteriori evidenze genetiche sono necessarie per quantificare precisamente il rischio di autismo associato
con la fosforilazione di UBE3A al sito T485.
Ciononostante, I dati forniti da Yi e I suoi colleghi forniscono un modello convincente per la spiegazione
del limitato range di tollerabilità per l'attività di UBE3A durante lo sviluppo neuronale, così come del
rischio concomitante sia di SA che di autismo quando uno stretto controllo dell'attività enzimatica di
Ube3a è perso.
Questo modello della regolazione di UBE3A apre nuove vie di indagine. Adesso bisognerà studiare
appieno l'interazione tra l’attività di segnali attivate da PKA e UBE3A.
Ciò che più interessa è capire fino a che punto il ruolo di PKA nella plasticità sinaptica e nella funzione
cognitiva è mediato attraverso la fosforilazione di UBE3A.
Inoltre, sarà necessario studiare il ruolo contrastante di UBE3A nella SA paragonato a quello nell'autismo
e nella sindrome di Dup15q .
L'identificazione dei target di UBE3A contribuirà alla comprensione di come I cambiamenti nell'attività
di UBE3A possono tradursi in questi disturbi distinti.
Bisognerà inoltre condurre ulteriori studi sulla genetica umana per determinare se vi sono altre mutazioni
nel signalling di PKA associate all'autismo.
Infine, è importante determinare se la fosforilazione attivatoria di UBE3A mediata dalla PKA potrebbe
essere utile per gli individui affetti da autismo. Un gruppo di farmaci noto come “inibitori della
fosfodiesterasi” sono noti in quanto stimolatori di PKA e potrebbero essere utilizzati in questo ambito.
Ulteriori indagini sulla regolazione e funzione di UBE3A potrebbe potenzialmente rivelare informazioni
importanti sui meccanismi che sono alla base di un range di disturbi dello sviluppo neuronale,
dall'epilessia alla disabilità intellettuale, fino all'autismo.
Si tratta di un progresso incoraggiante, che coincide con il 50° anniversario della scoperta della SA.
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(FIGURA 1) I livelli dell'attività dell'enzima UBE3A devono essere regolati attentamente durante lo
sviluppo neuronale. a.Yi et al. Indicano che l'enzima PKA rende inattivo l'UBE3A attraverso la
fosforilazione sul residuo amminoacidico della treonina, T485. Nelle cellule sane, UBE3A oscilla tra lo
stato attivo e quello inattivo per assicurare il livello corretto di attività. b.Mutazioni che alterano l'attività
di UBE3A possono essere causa di malattie. Gli autori hanno trovato che la mutazione di T485 previene
la fosforilazione, attivando UBE3A in modo permanente. Questo causa difetti di tipo autistico nello
sviluppo neuronale in vitro, e la mutazione è stata riscontrata in un bambino affetto da autismo. e.
All’opposto, le mutazioni del tipo “perdita di funzione” che rendono UBE3A inattivo portano ad un altro
disturbo dello sviluppo neuronale, la sindrome di Angelman.
Si ringrazia la dottoressa Ilaria Tonazzini Istituto Nanoscienze-CNR (Pisa) - Fondazione Umberto
Veronesi (Milano) per la collaborazione scientifica traduzione italiana.
Treviso 09 Ottobre 2015
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