Fenotipo patologico per un ceppo di C. elegans esprimente una proteina globulare altamente amiloidogenica

Il Caenorhabditis elegans rappresenta un modello animale emergente adatto per studiare in vivo i meccanismi molecolari alla base di patologie umane. Questo modello è stato ampiamente impiegato per studiare alcune patologie neurodegenerative correlate all’invecchiamento. Da diversi anni il gruppo di ricerca con cui ho svolto il mio progetto di Tesi, si occupa dello studio di una forma di amiloidosi associata alla deposizione di β2-microglobulina (β2-m). Sono stati condotti numerosi studi in vitro su questa proteina, che hanno riguardato la caratterizzazione della struttura, del processo di folding e della propensione ad aggregare in diverse condizioni sperimentali. Tuttavia, risulta molto importante avere dei modelli in vivo per poter validare i dati ottenuti in vitro e ottenere informazioni importanti sulla correlazione tra propensione ad aggregare e proteo-tossicità. In un lavoro precedente, il mio gruppo di ricerca ha prodotto e caratterizzato tre linee di C. elegans esprimenti β2m WT, ΔN6 β2m e P32G-β2m; i dati ottenuti su queste linee hanno dimostrato che esiste una correlazione tra i difetti fenotipici riscontrati e la propensione ad aggregare, dimostrando che questo rappresenta un ottimo modello per studiare la patologia e per valutare allo stesso tempo l’attività di piccole molecole che inibiscono l’aggregazione della β2m. Nel 2012, è stata individuata la prima variante patologica di β2m in cui si ha la sostituzione di un residuo di aspartato in posizione 76 con una asparagina. Questa variante (D76N-β2m), è molto più tossica e aggressiva della forma WT, presenta una maggiore propensione all’aggregazione ed è responsabile di una forma di amiloidosi ereditaria sistemica. L’elevata tossicità di questa variante ha fatto fallire ogni tentativo di produrre una linea transgenica di C. elegans. Per questo motivo, si è pensato di utilizzare un sistema termo-inducibile che permettesse di decidere in quale stadio di sviluppo del C. elegans indurre la produzione della proteina. Il mio progetto di Tesi ha riguardato la caratterizzazione di linee transgeniche di C. elegans esprimenti la β2-m WT e la variante β2-m D76N. Poiché la proteina si accumula prevalentemente a livello della muscolatura vulvare, ciò implica, per la linea esprimente la D76N-β2m, una riduzione della fertilità. La tossicità di questa isoforma si manifesta anche in un ridotto sviluppo larvale e in un aumento della produzione di ROS. Questo aspetto è comune ad altre linee esprimenti proteine amiloidogeniche. Ciò probabilmente giustifica anche il fatto che è stata riscontrata una maggior suscettibilità della linea esprimente la variante D76N-β2m alle condizioni di stress ambientali (quali la presenza di agenti ossidanti e shock termico). Alla luce di questi dati promettenti, si è iniziata la procedura di integrazione del costrutto contenente il gene per la D76N-β2m all’interno dei cromosomi del C. elegans. Così facendo si potrà ottenere una linea stabile e omogenea con cui poter approfondire altri aspetti che stanno alla base del danno tissutale causato da queste proteine amiloidogeniche.