Pietro Pucci, Ordinario di Biochimica, Università di Napoli e CEINGE Biotecnologie Avanzate

"Meccanismi molecolari del morbo di Wilson"

La determinazione della sequenza dei genomi di vari organismi, incluso quello

dell’uomo, ha paradossalmente contribuito ad un rinnovato interesse per lo studio delle

proteine. La moderna ricerca biologica in questo campo utilizza però una filosofia

globale che contrappone al classico studio in dettaglio di una singola proteina, l’analisi

su larga scala di migliaia di proteine simultaneamente inserite nel loro contesto

biologico dando origine alla cosiddetta “era proteomica”. Tuttavia, il livello di

complessità aumenta di vari ordini di grandezza nel passare dallo studio del genoma a

quello del proteoma. Quest’ultimo infatti rappresenta una collezione dinamica di

proteine differenti da individuo ad individuo, da cellula a cellula e che possono

notevolmente variare in corrispondenza di stimoli, interni od esterni.

Gli studi di proteomica sono indirizzati verso due aree principali, la proteomica di

espressione che tende alla comparazione dei pattern di espressione proteica nelle cellule

in varie condizioni sperimentali e la proteomica funzionale volta alla definizione dei

meccanismi molecolari dei processi intracellulari. Questi studi hanno modificato in

modo radicale il nostro modo di intendere l’universo delle proteine. In particolare,

abbiamo compreso che i meccanismi fondamentali nella vita cellulare, il traffico

intracellulare, le vie di trasduzione del segnale etc, vedono la partecipazione di una

moltitudine di proteine che si assemblano in modo rapido e transiente a formare grandi

complessi funzionali che poi dissociano liberando singoli componenti proteici. Una

singola proteina può assemblare con partners diversi a costituire complessi funzionali

diversi, ognuno dotato di una propria specifica funzione biologica. Ne consegue che una

proteina può possedere una sola attività ma molte funzioni biologiche.

I complessi proteici coinvolti in specifici processi cellulari possono essere

descritti a livello molecolare utilizzando approcci di proteomica funzionale. I complessi

di interesse vengono isolati mediante immunoprecipitazione della proteina bersaglio

(esca) da un lisato cellulare. I componenti proteici sono quindi frazionati mediante SDSPAGE,

digeriti in situ con tripsina e identificati mediante metodologie di spettrometria

di massa integrate con ricerche in database di proteine.

Questo approccio è stato utilizzato per lo studio del traffico intracellulare del rame

ed in particolare per definire il ruolo della proteina ATP7B nei processi fisiologici e

nella patologia nota come Sindrome di Wilson. Diversi processi fisiologici dipendono

dal trasporto corretto e tempestivo del rame da parte di varie proteine, tra cui ATP7B

gioca un ruolo fondamentale. Infatti, sebbene il rame sia essenziale per la salute umana,

in quantità che superano i bisogni cellulari è altamente tossico e il suo livello

intracellulare deve essere tenuto sotto stretto controllo.

La presenza di mutazioni nel gene codificante per ATP7B, responsabili del

malfunzionamento o dell’assenza della proteina, è associata a disturbi genetici, come la

malattia di Wilson, che coinvolge un disturbo dell'equilibrio omeostatico, con

conseguente accumulo di rame intracellulare.

I risultati ottenuti hanno contribuito a delucidare i meccanismi molecolari del

traffico di rame intracellulare mediato da ATP7B dimostrando che tale proteina

trasporta Cu dal Golgi all’interno dei lisosomi ed in presenza di un eccesso di rame

consente la traslocazione dei lisosomi verso la superficie canalicolare degli epatociti

inducendo il rilascio di rame mediante un meccanismo di esocitosi. Quando ATP7B è

mutata (H1069Q), la proteina è ritenuta nel compartimento ER compromettendo la sua

traslocazione da questo compartimento ai lisosomi ed alla membrana plasmatica.

Questo evento induce un forte stress nella cellula con conseguente attivazione dei

pathways delle chinasi p38 e JNK che determinano la degradazione della proteina

mutata con conseguente accumulo di rame intracellulare. L’inibizione farmacologica di

queste due vie consente di reindirizzare l’ATP7B mutante dal Reticolo Endoplasmatico

alla via secretoria, portando al ripristino del giusto livello di rame nella cellula.

Questi risultati suggeriscono che p38 e JNK potrebbero rappresentare due nuovi

bersagli terapeutici nel trattamento di pazienti con malattia di Wilson.

La conferenza si terrà presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell’Università di Tor Vergata, via Montpellier 1 (aula Fleming).