Skip to main content

Genome editing for spatiotemporal analysis of centriolar SATellite BIOgenesis and FUNction in cellular stress responses

Article Category

Article available in the folowing languages:

I satelliti centriolari svolgono un ruolo fondamentale nello smaltimento dello scarto proteico dalle cellule

Alcuni ricercatori dell’UE, nell’ambito del progetto SATBIOFUN, hanno scoperto un numero ancora maggiore di ruoli dei microscopici granuli che si trovano attorno al centrosoma, i satelliti centriolari. Collegati alla rimozione delle proteine ripiegate in modo errato, sono coinvolti in una vasta gamma di patologie umane.

Economia digitale
Salute

I centrosomi, che sono formati da una coppia di centrioli circondati da una massa di materiale pericentriolare, svolgono diverse funzioni: dall’allontanare i cromosomi durante la divisione cellulare fino al fornire la base di un’«antenna» cellulare chiamata cilio primario. Attorno al centrosoma si concentrano dei piccoli granuli noti come satelliti centriolari. Il progetto SATBIOFUN, finanziato dall’UE, ha studiato la funzione dei satelliti centriolari utilizzando la manipolazione genetica in colture di cellule umane. «L’obiettivo chiave era valutare l’importanza dei satelliti centriolari in attività dei centrosomi come, ad esempio, la duplicazione dei centrosomi o la risposta allo stress cellulare, che possono essere compromesse nelle cellule tumorali, o nella formazione del cilio primario, che fallisce in caso di ciliopatia», sottolinea Ciaran Morrison, professore di biochimica presso la National University of Ireland Galway (NUI Galway) e coordinatore del progetto.

Cellule sotto stress da proteine mal conformate

I ricercatori SATBIOFUN hanno fatto ricorso a differenti approcci per rimuovere selettivamente le proteine dei satelliti centriolari per accertarne la funzione. Grazie all’ingegneria del genoma che utilizza la tecnologia CRISPR-Cas9 e l’abbattimento dei geni mediante piccole interferenze o silenziamento dell’RNA (siRNA) sono stati generati cloni di cellule umane privi di specifiche proteine di interesse. Attraverso una microscopia dettagliata è stato possibile valutare la risposta di queste cellule, prive dei satelliti, a diversi stress e stimoli. «Abbiamo esaminato in particolare il coinvolgimento dei satelliti centriolari nella regolazione delle risposte cellulari alle proteine ripiegate in modo errato», sottolinea la borsista Marie Skłodowska-Curie, Suzanna Prosser. Le proteine mal ripiegate o in eccesso si assemblano attorno ai centrosomi in strutture aggregate dette aggresomi (si veda formazione in foto). Le proteine etichettate con le catene di ubiquitina (rosse nella foto) vengono bersagliate dalle unità di smaltimento cellulare, dette proteasomi, per essere degradate. Negli aggresomi sono state rinvenute proteine di satelliti centriolari. In particolare, la perdita dei componenti satellitari ha compromesso la formazione degli aggresomi e il corretto e tempestivo degrado delle proteine mal ripiegate, spesso mal funzionanti, che compongono questi aggregati.

Risultati rivoluzionari che creano nuove sfide

Una decisione chiave durante il progetto è stata quella di seguire l’effetto della rimozione dei satelliti centriolari per determinare in che modo le cellule rispondono ai problemi relativi al controllo della qualità delle proteine. Come sottolinea Morrison: «Ciò ha comportato un riorientamento della nostra analisi dei satelliti centriolari, per tenere conto della nuova e potenzialmente entusiasmante biologia risultante dal lavoro». Una volta aperta questa nuova strada verso la salute umana, una seconda sfida è stata indagare i risultati in un contesto rilevante per le malattie, il che ha comportato l’istituzione di nuove collaborazioni e l’esplorazione di territori relativamente sconosciuti attraverso nuovi modelli cellulari.

Il futuro della ricerca sui satelliti centriolari

Il gruppo di ricerca continua a concentrarsi sul destino delle proteine danneggiate contenute nelle cellule: i ricercatori stanno esaminando topi con formazione carente dei satelliti centriolari e il rapporto con l’organello responsabile dell’eliminazione delle proteine danneggiate, il proteasoma. Infine, stanno esaminando le linee cellulari di pazienti con disturbi dell’aggregazione proteica per osservare se si verificano effetti sui satelliti centriolari. È noto che la diminuzione dell’attività proteasomica contribuisce all’invecchiamento e alla degenerazione della retina. «I nostri risultati fanno emergere l’eccitante possibilità che le proteine satellitari contribuiscano a malattie caratterizzate dall’accumulo di aggregati proteici o che la manipolazione dei satelliti possa aiutare a prevenire lo sviluppo di tali disturbi», afferma entusiasta Prosser. Un’idea è che le cellule senza satelliti presentano un’attività proteasomica ridotta e che gli effetti di questo fenomeno possono essere visti solo nelle cellule più vecchie. «La nostra visione per le ricerche future, basate su risultati incoraggianti, comprenderà la verifica di come le varianti patogenetiche delle proteine dei satelliti o degli aggresomi influenzano la funzione cellulare», conclude Morrison.

Parole chiave

SATBIOFUN, satellite centriolare, proteine, centrosoma, malattia, stress, proteina mal ripiegata, stress cellulare, proteasoma

Scopri altri articoli nello stesso settore di applicazione