La catanina nelle ciglia
Le ciglia sono protrusioni cellulari basate su microtubuli che si sono mantenute a livello evolutivo. Ci sono due tipi di ciglia: le ciglia mobili e le ciglia non mobili o primarie, che servono da organelli sensoriali. Nell’uomo le ciglia primarie si trovano su quasi tutte le cellule del corpo. Lo scheletro microtubulare delle ciglia è composto da nove coppie di microtubuli periferici. Le ciglia mobili hanno due ulteriori microtubuli centrali, la cosiddetta coppia centrale (CP). Osservazioni precedenti indicavano che la mancanza o mutazione della proteina che taglia i microtubuli p60 catanina o della sua subunità regolatoria, p80, porta alla formazione di ciglia prive di microtubuli CP. Il progetto CP ASSEMBLY IN CILIA (Role of the tubulin posttranslational modifications and microtubule severing protein, katanin in the cilia central pair assembly), finanziato dall’UE, si proponeva di studiare il ruolo della proteina di scissione dei microtubuli, la catanina, e delle modificazioni della tubulina nella formazione dei microtubuli CP. I ricercatori hanno analizzato subunità di catanina p60 e p80 nelle cellule di Tetrahymena e hanno mostrato che i meccanismi molecolari che regolano il livello e l’attività della catanina si sono conservati evolutivamente. L’analisi approfondita del dominio delle subunità di catanina ha mostrato che il frammento del terminale N di KAT1p, un ortologo di p60, è sufficiente per l’associazione con i microtubuli e che questa associazione risulta potenziata se vengono espresse entrambe le subunità di catanina. La sovraespressione prolungata di KAT3p, un ortologo di p80 nella Tetrahymena, risulta nell’inibizione della citochinesi e nella formazione di cellule mostro multinucleari simili a quelle dei knockout KAT1. La sovraespressione del solo frammento KAT3p contenente motivi WD40, inoltre, è sufficiente per la fenocopia di KAT1-KO. I test in vitro hanno mostrato che i microtubuli delle cellule che sovraesprimono l’alfa-tubulina acetiltrasferasi vengono frammentati un poco più velocemente che nelle cellule di tipo selvatico. Il livello elevato di acetilazione della tubulina non ha avuto effetto sulla localizzazione della catanina. Nelle cellule con microtubuli iperglutamilati, tuttavia, l’ortologo di p60 KAT1p è risultato ridotto nelle ciglia e nei corpi basali, mentre la localizzazione dell’ortologo di p80, KAT3p, non è stata modificata. I ricercatori hanno scoperto che nelle cellule di Tetrahymena il livello delle subunità di catanina è regolato dalla degradazione delle proteine dipendente da 26S. I ricercatori hanno inoltre approfondito il ruolo dell’omologo p60 della catanina, KATNAL2, mostrando che nelle cellule di Tetrahymena, l’ortologo KATNAL2, KAT2p, è una proteina ciliare che si co-localizza principalmente con i microtubuli periferici ma anche con quelli centrali. Questo studio fondamentale ha evidenziato l’importanza della catanina nell’assemblaggio e nella funzione corretti delle ciglia. I risultati ottenuti dal progetto CP ASSEMBLY IN CILIA hanno aiutato gli scienziati a comprendere meglio le basi di alcune sindromi e malattie ciliari.
Parole chiave
Ciglia, microtubuli, malattie genetiche, catanina, CP ASSEMBLY IN CILIA