La proteina Tau è stata individuata in diversi tumori umani inclusi il carcinoma della prostata, della mammella, dello stomaco, del pancreas e del colon retto dove, mostra una struttura e funzione simili alla più studiata Tau neuronale. La Tau viene considerata una proteina multifunzionale ma, il suo ruolo principale sembra essere quello di assemblaggio e stabilizzazione dei microtubuli. La proteina Tau è codificata dal gene MAPT (Microtubule Associated Protein Tau) e a seguito di splicing alternativo degli esoni 2, 3 e 10 del trascritto primario, si ottengono sei isoforme. In aggiunta al differenziale processamento del trascritto primario, la proteina Tau è bersaglio di complesse modificazioni post-traduzionali che includono la fosforilazione. Quello che è noto dalla letteratura suggerisce che, il mantenimento dell’omeostasi tra l’attività delle chinasi e delle fosfatasi è fondamentale per regolare l’affinità di legame della proteina ai microtubuli. La perdita di questo equilibrio promuove una fosforilazione anomala della proteina, un evento che è stato associato alle sue funzioni patologiche. La Tau iper-fosforilata non è più in grado di legare la tubulina ma anzi, sembra svolgere un ruolo “infettivo” sequestrando altre forme della proteina e aggregando in strutture progressivamente più grandi e insolubili che compromettono l’integrità cellulare. A tal proposito è noto che l’Alzheimer (condizione patologica che rientra nelle taupatie) è associata a iper fosforilazione della proteina che, si stacca dai microtubuli con conseguente distruzione del citoscheletro insieme alla formazione e all'accumulo di oligomeri Tau solubili e di grovigli neurofibrillari Tau non solubili. In questa tesi di dottorato di ricerca abbiamo indagato le possibili implicazioni associate all’equilibrio monomeri/oligomeri e le modificazioni post-traduzionali aberranti che può subire la proteina Tau in un modello diverso da quello delle malattie neurodegenerative come i tumori. In particolare ci si è proposti di investigare come Tau, attraverso la sua associazione ai microtubuli del fuso mitotico e l’accumulo delle forme oligomeriche iper-fosforilate, possa interferire in un tratto distintivo del cancro quale la deregolamentazione del ciclo cellulare. I nostri studi in vitro hanno dimostrato che, in presenza degli inibitori dell’autofagia Clorochina o Bafilomicina, si assiste all’accumulo di oligomeri Tau e contemporaneamente alla formazione di fusi mitotici aberranti, con aumento delle rotture a doppio filamento del DNA. L’inibizione dell’autofagia in mitosi si è quindi rivelata sinergica rispetto all’azione citotossica dei taxani. Tale ipotesi è stata confermata tramite l’eliminazione degli oligomeri per inibizione chimica o per silenziamento della proteina. I nostri dati hanno inoltre evidenziato che la formazione di oligomeri in mitosi è strettamente legata alla fosforilazione di Tau in fase G2/M e che la modulazione delle chinasi e fosfatasi coinvolte è capace di interagire con l’azione degli agenti anti-mitotici. In particolare l’inibizione della CDK5 è risultata svolgere un ruolo chiave nella capacità delle cellule bloccate in fase G2/M di progredire in maniera forzata nelle fasi successive del ciclo. In conclusione, considerando il nostro studio come preliminare per la comprensione del ruolo di Tau nei tumori, possiamo ipotizzare che Tau, potrebbe rivelarsi importante per la possibilità di migliorare l’efficienza delle terapie antimitotiche, agendo in particolare nella stabilizzazione del fuso mitotico. Quello che sembra più rilevante a livello patologico è il rapporto delle varie forme post-traduzionali nelle diverse fasi del ciclo cellulare e come questo rapporto, condizioni la resistenza a farmaci antimitotici o la capacità delle cellule tumorali di avanzare durante i checkpoint del ciclo in condizioni aberranti.

Potenziale ruolo oncogenico della proteina multifunzionale tau / Clementi, Letizia. - (2022 Jul 21).

Potenziale ruolo oncogenico della proteina multifunzionale tau

CLEMENTI, LETIZIA
2022-07-21T00:00:00+02:00

Abstract

La proteina Tau è stata individuata in diversi tumori umani inclusi il carcinoma della prostata, della mammella, dello stomaco, del pancreas e del colon retto dove, mostra una struttura e funzione simili alla più studiata Tau neuronale. La Tau viene considerata una proteina multifunzionale ma, il suo ruolo principale sembra essere quello di assemblaggio e stabilizzazione dei microtubuli. La proteina Tau è codificata dal gene MAPT (Microtubule Associated Protein Tau) e a seguito di splicing alternativo degli esoni 2, 3 e 10 del trascritto primario, si ottengono sei isoforme. In aggiunta al differenziale processamento del trascritto primario, la proteina Tau è bersaglio di complesse modificazioni post-traduzionali che includono la fosforilazione. Quello che è noto dalla letteratura suggerisce che, il mantenimento dell’omeostasi tra l’attività delle chinasi e delle fosfatasi è fondamentale per regolare l’affinità di legame della proteina ai microtubuli. La perdita di questo equilibrio promuove una fosforilazione anomala della proteina, un evento che è stato associato alle sue funzioni patologiche. La Tau iper-fosforilata non è più in grado di legare la tubulina ma anzi, sembra svolgere un ruolo “infettivo” sequestrando altre forme della proteina e aggregando in strutture progressivamente più grandi e insolubili che compromettono l’integrità cellulare. A tal proposito è noto che l’Alzheimer (condizione patologica che rientra nelle taupatie) è associata a iper fosforilazione della proteina che, si stacca dai microtubuli con conseguente distruzione del citoscheletro insieme alla formazione e all'accumulo di oligomeri Tau solubili e di grovigli neurofibrillari Tau non solubili. In questa tesi di dottorato di ricerca abbiamo indagato le possibili implicazioni associate all’equilibrio monomeri/oligomeri e le modificazioni post-traduzionali aberranti che può subire la proteina Tau in un modello diverso da quello delle malattie neurodegenerative come i tumori. In particolare ci si è proposti di investigare come Tau, attraverso la sua associazione ai microtubuli del fuso mitotico e l’accumulo delle forme oligomeriche iper-fosforilate, possa interferire in un tratto distintivo del cancro quale la deregolamentazione del ciclo cellulare. I nostri studi in vitro hanno dimostrato che, in presenza degli inibitori dell’autofagia Clorochina o Bafilomicina, si assiste all’accumulo di oligomeri Tau e contemporaneamente alla formazione di fusi mitotici aberranti, con aumento delle rotture a doppio filamento del DNA. L’inibizione dell’autofagia in mitosi si è quindi rivelata sinergica rispetto all’azione citotossica dei taxani. Tale ipotesi è stata confermata tramite l’eliminazione degli oligomeri per inibizione chimica o per silenziamento della proteina. I nostri dati hanno inoltre evidenziato che la formazione di oligomeri in mitosi è strettamente legata alla fosforilazione di Tau in fase G2/M e che la modulazione delle chinasi e fosfatasi coinvolte è capace di interagire con l’azione degli agenti anti-mitotici. In particolare l’inibizione della CDK5 è risultata svolgere un ruolo chiave nella capacità delle cellule bloccate in fase G2/M di progredire in maniera forzata nelle fasi successive del ciclo. In conclusione, considerando il nostro studio come preliminare per la comprensione del ruolo di Tau nei tumori, possiamo ipotizzare che Tau, potrebbe rivelarsi importante per la possibilità di migliorare l’efficienza delle terapie antimitotiche, agendo in particolare nella stabilizzazione del fuso mitotico. Quello che sembra più rilevante a livello patologico è il rapporto delle varie forme post-traduzionali nelle diverse fasi del ciclo cellulare e come questo rapporto, condizioni la resistenza a farmaci antimitotici o la capacità delle cellule tumorali di avanzare durante i checkpoint del ciclo in condizioni aberranti.
Potenziale ruolo oncogenico della proteina multifunzionale tau / Clementi, Letizia. - (2022 Jul 21).
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