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Progetto attivo: ALSMNDTDP-43

ALSMNDTDP-43.

Caratterizzazione molecolare delle funzioni di TDP-43 in vivo e dei meccanismi che portano alla morte del motoneurone in modelli SLA di Drosophila

Il Progetto

Il fattore nucleare TDP-43 è una proteina di tipo “RNA binding” evolutivamente conservata che svolge diversi ruoli in diversi processi cellulari, come la trascrizione, lo splicing, la stabilità, e il trasporto dell’mRNA. Recentemente, TDP-43 è stata identificata anche come la principale componente delle inclusioni intracellulari che si ritrovano nei tessuti neuronali di pazienti affetti da una serie di malattie neurodegenerative. Nei neuroni colpiti, TDP-43 è mis-localizzata nel citoplasma, ubiquitinata, iperfosforilata e genera in seguito a troncamento un frammento C-terminale (CTF). Inoltre, mutazioni di TDP-43 sono state identificate in casi familiari e sporadici di Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA), suggerendone un ruolo fondamentale nella neurodegenerazione. Queste alterazioni infatti potrebbero comportare la perdita della corretta funzionalità di TDP-43 nel nucleo (effetti dovuti alla perdita di funzione) e / o il rilascio dei frammenti C-terminali potenzialmente tossici nel citoplasma (effetti dovuti alla “gain of function”). Al momento non sono noti né il ruolo fisiologico di TDP-43 in vivo, né i meccanismi che portano alla neurodegenerazione.

Per chiarire queste questioni, abbiamo generato diversi modelli animali di TDP-43 in Drosophila eliminando TBPH, il gene endogeno della drosofila omologo a TDP-43 umano e creando mosche transgeniche che esprimono la proteina umana. I nostri modelli di Drosophila mostrano che la mancanza di funzionalità di TDP-43, in assenza di aggregati proteici, produce un fenotipo paralitico con alterati comportamenti locomotori, una ridotta sopravvivenza e terminali presinaptici atrofici in corrispondenza delle giunzioni neuromuscolari. In particolare, la ri-espressione della proteina TDP-43 umana nei motoneuroni è in grado di recuperare le normali funzionalità, dimostrando l'equivalenza funzionale tra queste proteine in specie evolutivamente distanti.

Questi risultati suggeriscono che i mutanti TBPH di Drosofila rappresentano uno straordinario modello animale che mima strettamente le disfunzioni legate alla SLA nel sistema nervoso e dimostra che le proteinopatie legate a TDP-43 sono coerenti con una scenario di perdita di funzione. Questo progetto si propone di fornire inoltre uno studio approfondito del ruolo biologico svolto dal TDP-43 in vivo, con particolare attenzione all'identificazione delle molecole bersaglio e dei meccanismi regolati da questi geni. I candidati prescelti saranno poi utilizzati per studi di "drug discovery", spianando la strada a future applicazioni farmacologiche.

Il Team di Ricerca:

Principal Investigator:

feiguin