Caenorhabditis elegans: un modello sperimentale per lo studio di meccanismi molecolari dell’amiloidosi da β2-microglobulina

Le amiloidosi costituiscono un gruppo eterogeneo di patologie da misfolding proteico causate da un’alterazione della conformazione e del metabolismo di proteine globulari che, in particolari condizioni, possono cambiare conformazione e depositarsi nei tessuti sotto forma di aggregati fibrillari insolubili. Ad oggi sono conosciute 36 malattie da misfolding associate ad amiloidosi: una di queste è l’amiloidosi da β2-microglobulina, una proteina che compone il complesso maggiore di istocompatibilità di classe I. Essa può essere presente in due forme: una forma associata alla deposizione dell’isoforma wild-type che causa l’amiloidosi correlata alla dialisi (DRA) e una forma associata alla deposizione di una isoform mutata (D76N) che causa la forma ereditaria della patologia. Nel primo caso l’amiloidosi è la conseguenza di una persistente elevata concentrazione di proteina (50-70 mg/L) causata da una mancata eliminazione da parte delle membrane dialitiche e ad una maggiore produzione del complesso MHC-I in seguito all’attivazione del processo infiammatorio. Nel secondo caso, invece, la patologia è caratterizzata da concentrazioni fisiologiche di proteina, la quale però, a causa della sostituzione amminoacidica, presenta una maggiore propensione all’aggregazione anche a bassissime concentrazioni. Le due forme di amiloidosi presentano anche sintomatologie diverse: nel primo caso, si ha l’insorgenza di problematiche a livello osteoarticolare mentre nel secondo caso a livello sistemico, coinvolgendo numerosi organi. Per lo studio di queste patologie, uno dei modelli sperimentali che si è dimostrato efficace è Caenorhabditis elegans. un nematode non parassitario di piccole dimensioni che raggiunge circa 1 mm di lunghezza negli individui adulti. Questo modello fornisce diversi vantaggi applicativi in quanto è economico e facile da coltivare. Nel laboratorio presso il quale ho svolto il mio internato di tesi viene utilizzato questo modello animale con cui, negli anni, è stato possibile stabilizzare diverse linee transgeniche esprimenti alcune isoforme di β2-m. Per la mia tesi, ho utilizzato una linea chiamata Syb33 esprimente la forma wild-type della proteina in elevate concentrazioni e una linea chiamata CPV27 esprimente la forma mutata D76N a bassa concentrazione. In particolare, mi sono occupato della comparazione delle due linee effettuando una caratterizzazione genotipica, biochimica, fenotipica e metabolomica. Entrambe le linee presentano la stessa quantità di DNA genomico, ma la linea Syb33 presenta una maggiore produzione sia di mRNA che si ripercuote anche in un maggiore accumulo di proteina (circa cinque volte). Entrambe le linee mostrano un difetto fenotipico riconducibile alla presenza della proteina transgenica, mostrando una diminuzione della motilità e una riduzione della progenie. Anche la curva di sopravvivenza mostra una riduzione rispetto al controllo. Infine, sono stati condotti studi di metabolomica mediante risonanza magnetica nucleare che hanno evidenziato differenze di concentrazione di alcuni metaboliti tra le due linee e i vermi controllo.