Chiara Martinelli1, Valentina Menetti1, Alice Meroni1, Stefania Roma1, Giulia Maria Nava1, Elisa Orecchini2, Alessandro Michienzi2, Sarah Sertic1, Paolo Plevani1, Federico Lazzaro1 e
Marco Muzi-Falconi1
1 Dipartimento di Bioscienze, Università degli Studi di Milano [email protected]; 2 Università di Roma – Tor vergata
Sindrome di Aicardi-Goutières
RNasi H2 e AGS
La sindrome di Aicardi-Goutières (AGS) è un’encefalopatia infiammatoria
caratterizzata dall’induzione incontrollata della risposta immunitaria innata,
caratteristica comune alle infezioni congenite virali, che provoca la sua frequente
mancata diagnosi.
Le RNasi H sono enzimi responsabili del taglio dell’RNA presente nelle molecole
ibrido RNA:DNA.
Mutazioni in sette geni (AGS1-7) sono responsabili dell’insorgenza dell’AGS. Questi
geni codificano per proteine coinvolte nel metabolismo e nel riconoscimento degli acidi
nucleici: oltre il 60% dei pazienti possiedono mutazioni in AGS2, AGS3, AGS4, i geni
codificanti per le tre subunità dell’RNasi H2 umana.
Essendo meccanismi altamente conservati durante l’evoluzione, cerchiamo di
comprendere questi meccanismi usando un organismo modello come S. cerevisiae
Utilizzando approcci di genetica e biologia molecolare, vogliamo comprendere i
meccanismi molecolari che causano la patogenesi dell’AGS.
Stiamo verificando se a
causa di mutazioni nei geni
AGS c’è un accumulo
anomalo di acidi nucleici
che può favorire l’insorgenza
risposta immunitaria
Mobilità dei
Retroelementi
RNasi H2 nell’espressione di
retroelementi in AGS.
RNasi H2 e rNTPs incorporati
durante la replicazione del DNA
Nel sistema modello lievito
abbiamo osservato che quando
Rnasi H2 è mutata, il genoma
mostra un accumulo di di
ribonucleotidi (rNMPs) incorporati
durante la replicazione del DNA.
rNTPs
incorporati
durante la
replicazione del
DNA
Questi fenomeni sono stati osservati
anche nelle cellule umane recanti
mutazioni AGS
Segmenti di DNA capaci di spostarsi, conosciuti anche come elementi trasponibili, sono
molto diffusi in natura e costituiscono circa il 45% del genoma umano. I retroelementi si
spostano in diverse posizioni del genoma attraverso un intermedio ad RNA.
Nel lievito Saccharomyces
cerevisiae, abbiamo
dimostrato che l’RNasi
H2 blocca la mobilità del
retroelemento Ty1.
Retroelemento
A177T
A177T-T163I
RNA
G37S
53BP1
healthy donor
Vogliamo quindi testare
la possibilità che la
patogenesi di AGS sia
parzialmente legata
all’eccessiva espressione
di retroelementi in cellule
difettive per l’RNasi H2.
RNA:DNA
RNasiH2
DAPI
ssDNA
dsDNA
Incorporazione di ribonucleotidi
Indicatori cellulari di modificazioni dei DNA genomico
Il concetto di “letalità sintetica e
soppressione genetica”
Il lievito ha permesso di sviluppare il concetto di “letalità sintetica e soppressione
genetica”. Due geni sono definiti letali sintetici quando le mutazioni simultanee nei
due geni inducono mortalità cellulare, mentre singole mutazioni non influenzano la
vitalità. Quando la seconda mutazione migliora la vitalità cellulare si parla di
soppressione genetica
GENE A
GENE A
GENE A
GENE A
GENE A
GENE B
nucleo
Recentemente, abbiamo effettuato uno screening tramite array genetico sintetico
(SGA) in lievito ed abbiamo identificato alcuni interattori letali sintetici e altri
soppressori con RNasi H2.
RNaseH
GENE B
Letalità sintetica
RNaseH
GENE B
Soppressione
genetica
non caratterizzati
10%
metabolismo dell'RNA
3%
GENE B
GENE B
GENE B
Letalità sintetica
GENE B
Soppressione
genetica
La maggior parte di questi geni sono conservati
nelle cellule umane e potrebbero essere putativi
modificatori coinvolti in meccanismi di
compensazione osservati in alcuni pazienti
affetti da AGS.
La caratterizzazione di alcuni geni conservati
anche nell’uomo è in corso e sarà necessaria per
chiarire la funzione in vivo dell’RNasi H2.
mitocondri
10%
ricombinazione/riparazione
39%
meiosi/mitosi
7%
cromatina
7%
replicazione/trascrizione
24%
