La traduzione proteica fornisce indizi per combattere le malattie
L’espressione genica è un processo complesso che coinvolge varie fasi di regolazione. Le proteine leganti l’RNA (RBP) hanno un ruolo fondamentale nel riconoscimento e nella successiva traduzione delle molecole di mRNA, poiché formano i complessi ribonucleoproteici (RNP) e coordinano tutte le fasi regolatorie che le molecole di RNA attraversano.
Metodologia innovativa di studio dell’RNA
Per fare luce nel processo di traduzione, gli scienziati del progetto TRANSLATE, finanziato dall’UE, hanno studiato le interazioni proteina-RNA e RNA-RNA che avvengono all’interno delle cellule. Per identificare le associazioni proteina-RNA ad alta risoluzione, hanno sviluppato nuove tecniche che integrano la biochimica e la biologia computazionale e che si basano su una metodologia sviluppata nel corso del precedente progetto finanziato dal CER CLIP. «L’idea era di comprendere come le cellule rispondono a specifici tipi di segnale regolando la traduzione e, di conseguenza, l’espressione genica», spiega il coordinatore del progetto, dott. Jernej Ule. I metodi generati si basano sul metodo iCLIP, che utilizza la reticolazione UV e l’immunoprecipitazione per purificare brevi segmenti di RNA legati a una specifica proteina e, successivamente, identificano questi frammenti mediante la sequenzializzazione. I ricercatori hanno sviluppato un nuovo metodo chiamato iCLIP ibrido (hiCLIP), per studiare come la struttura secondaria degli RNA definisce la composizione e la funzione degli RNP. Ciò ha portato alla scoperta di duplex «a lungo raggio» che collegano le regioni che sono sorprendentemente distanti all’interno della stessa molecola mRNA. Secondo Ule, ciò «ha fornito un’imprevista visione delle conformazioni strutturali complesse degli mRNA umani, che potrebbe portare a un processo simile a un origami di compattazione dell'RNA». Questi duplex di RNA sono legati da proteine Staufen 1 e 2, che riconoscono l’RNA a doppio filamento principalmente nella regione non tradotta 3’ (3’UTR) degli mRNA, dove queste possono essere coinvolte nel controllo della stabilità, traduzione e localizzazione dell'mRNA nelle cellule.
Potenziale impatto delle interazioni RNA-RNA
I ricercatori hanno studiato come le cellule modificano i duplex RNA e le interazioni RNA-RNA in risposta ai segnali cellulari, per controllare la traduzione dall’mRNA in nuove proteine. Ciò ha fornito una visione dei meccanismi fondamentali sottostanti la regolazione della traduzione e la sua importanza per il rimodellamento rapido dell’espressione genica in risposta allo stress. I metodi iCLIP and hiCLIP serviranno come fondamento per la scoperta di molte altre interazioni proteina-RNA ed RNA-RNA con importanti ruoli in biologia. I piani futuri includono ricerche sui ruoli che la struttura dell’mRNA e gli RNP legati svolgono nello sviluppo e nella malattia. «I nostri prossimi passi saranno lo studio delle dinamiche dei complessi proteina-RNA nello sviluppo e come le mutazioni delle proteine leganti l’RNA interrompono l’assemblaggio e il funzionamento di questi complessi», prevede il dott. Ule. Questo sarà l’argomento della prossima sovvenzione CER RNPdynamics. Considerato che molte malattie dell’uomo sono associate a difetti nella traduzione dall’mRNA, i meccanismi scoperti da TRANSLATE hanno possibili implicazioni in alcune di queste malattie. Inoltre, le mutazioni che provocano il cancro o le malattie neurodegenerative come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) spesso si verificano nelle RBP, sottolineando l’importanza clinica delle scoperte dello studio TRANSLATE.
Parole chiave
TRANSLATE, proteina, sintesi, mRNA, proteine leganti l’RNA (RBP), sequenza, iCLIP, hiCLIP, complessi ribonucleoproteici (RNP), sclerosi laterale amiotrofica, cancro
