Le malattie da triplette 28 Aprile 2010 Paola Rusmini.
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Le malattie da tripletteLe malattie da triplette
28 Aprile 2010
Paola Rusmini
Una porzione significante del genoma umano Una porzione significante del genoma umano contiene semplici sequenze ripetute come i contiene semplici sequenze ripetute come i MICROSATELLITIMICROSATELLITI..
I Microsatelliti sono :I Microsatelliti sono :
-Sequenze ripetute in TANDEM di 1-6 -Sequenze ripetute in TANDEM di 1-6 nucleotidi.nucleotidi.
-Templato per -Templato per mutazioni dinamichemutazioni dinamiche trovate in trovate in diverse malattie denominate diverse malattie denominate MALATTIE da MALATTIE da TRIPLETTE (malattie neurologiche)TRIPLETTE (malattie neurologiche)..
Le mutazioni dinamiche:Le mutazioni dinamiche:
-sono cambiamenti nel materiale genetico che -sono cambiamenti nel materiale genetico che possono continuare a mutare nei tessuti possono continuare a mutare nei tessuti (mitosi) e lungo le generazioni (meiosi,più (mitosi) e lungo le generazioni (meiosi,più frequenti)frequenti)
-possono avere effetti sulla struttura del -possono avere effetti sulla struttura del DNA, la trascrizione, splicing trasporto e DNA, la trascrizione, splicing trasporto e stabilità dell’RNA, sulla traduzione, sulla stabilità dell’RNA, sulla traduzione, sulla struttura e funzionalità proteicastruttura e funzionalità proteica
Pearson CE et al. doi: 10.1038/nrg1689Unstable repeat tracts and the process associated with repeat instabilityNature Reviews Genetics (2005) 6, 729-742
Malattie da tripletteEspansione in regioni non codificanti Espansione in regioni non codificanti (CGG;GCC,GAA,CTG,CAG)(CGG;GCC,GAA,CTG,CAG)La mutazione causa perdita di funzione o danni La mutazione causa perdita di funzione o danni a livello di mRNA.a livello di mRNA.
Espansione in regioni codificanti:Espansione in regioni codificanti:La mutazione porta ad una proteina mutata con La mutazione porta ad una proteina mutata con guadagno di funzione tossica e/o perdita di guadagno di funzione tossica e/o perdita di funzionalità.funzionalità.
La lunghezza del tratto espanso:La lunghezza del tratto espanso:
Dipende dai processi metabolici del DNA. Dipende dai processi metabolici del DNA. (duplicazione-Riparo e mantenimento perché è (duplicazione-Riparo e mantenimento perché è un fenomeno presente anche in cellule post-un fenomeno presente anche in cellule post-mitotiche).mitotiche).
Da luogo al MOSAICISMO geneticoDa luogo al MOSAICISMO genetico
Tratti più lunghi sono più soggetti a Tratti più lunghi sono più soggetti a mutazioni di quelli cortimutazioni di quelli corti
ANTICIPAZIONE GENETICAANTICIPAZIONE GENETICA
Gusella JF & MacDonald ME Gusella JF & MacDonald ME Unmasking polyglutamine triggers in neurodegenerative diseasesUnmasking polyglutamine triggers in neurodegenerative diseasesNature Reviews Neuroscience 2000, 1:109-115Nature Reviews Neuroscience 2000, 1:109-115
Sequenze ricche in glutammina/aspartato (Q/N):Sequenze ricche in glutammina/aspartato (Q/N):-Sono presenti frequentemente negli eucarioti. -Sono presenti frequentemente negli eucarioti. Si ritrovano nei lieviti e il loro numero Si ritrovano nei lieviti e il loro numero aumenta negli invertebrati e nei mammiferi, aumenta negli invertebrati e nei mammiferi, indicando che gli organismi più complessi indicando che gli organismi più complessi necessitano di queste sequenze ripetute.necessitano di queste sequenze ripetute.
-Non sono più abbondanti nelle proteine -Non sono più abbondanti nelle proteine neurologicheneurologiche
-Si ritrovano in proteine importanti per lo -Si ritrovano in proteine importanti per lo sviluppo, e in domini proteici funzionali sviluppo, e in domini proteici funzionali (interazioni proteiche-riconoscimenti (interazioni proteiche-riconoscimenti molecolari-signalling).molecolari-signalling).
-Non si conosce ancora il loro significato, vi -Non si conosce ancora il loro significato, vi sono diverse ipotesi:sono diverse ipotesi:Per modulare nuovi domini proteiciPer modulare nuovi domini proteiciPer modulare lo sviluppo e aggiungere nuove Per modulare lo sviluppo e aggiungere nuove diversitàdiversitànella specie.nella specie.
Cell Research (2008) 18:198–213. doi: 10.1038/cr.2008.5Features of trinucleotide repeat instability in vivoIrina V Kovtun and Cynthia T McMurray
-germ line (..and meiotic) mutations- Responsible for inherited diseases
-somatic mutations- Tumors ? - Cell specific and/or tissue alterations
Espansione in regioni non codificanti:Espansione in regioni non codificanti:Sindrome da X fragileSindrome da X fragile
Causata da un’espansione CGG nel 5’ UTR del gene fragile X mental retardation (FMR1), localizzato sul cromosoma X. Colpisce solo gli uomini.
Sintomi:Ritardo mentale-Ritardo dello sviluppo del linguaggio verbale-Iperattività-Sterilità
6-55 ripetizioni-soggetto sano56-200 ripetizioni-“premutazione”Oltre 200 ripetizioni- patologia
Espansione in regioni non codificanti:Espansione in regioni non codificanti:Sindrome da X fragileSindrome da X fragile
A livello molecolare:L’espansione CGG nel 5’ UTR del gene causa ipermetilazione della regione richiamando metil DNA binding protein ed enzimi che modificano gli istoni (HDAC) che inibiscono la trascrizione genica
Espansione in regioni non codificanti:Espansione in regioni non codificanti:Sindrome da X fragile- approcci terapeuticiSindrome da X fragile- approcci terapeutici
•Agenti demetilanti (5-azadeoxycytidina o 5-Agenti demetilanti (5-azadeoxycytidina o 5-aza)aza)
•Inibitori di HDAC Inibitori di HDAC
Uso sinergistico dei 2 compostiUso sinergistico dei 2 composti
Espansione in regioni non codificanti:Espansione in regioni non codificanti:Friedrich Ataxia
La mutazione del gene più comune, che codifica per una proteina detta Frataxina, è costituita dalla ripetizione della tripletta GAA situata nel primo introne del gene. La sequenza di queste basi nucleotidiche, che normalmente ha un massimo di 40 triplette negli individui normali, si espande fino ad alcune centinaia nei pazienti malati.L’effetto è una diminuzione marcata di livello di RNA della Frataxina nonchè della quantità di Frataxina espressa, anche se una minima parte viene comunque prodotta.La Frataxina è una proteina mitocondriale e agirebbe regolando il flusso del ferro all’interno dei mitocondri stessi.La perdita di frataxina porta ad accumulo di ferro a livello mitocondriale, aumentata suscettibilità allo stress ossidativo, riduzione della fosforilazione ossidativa.
Espansione in regioni non codificanti:Espansione in regioni non codificanti:Friedrich Ataxia-approcci terapeutici
-antiossidanti (Idebone. Analogo a catena corta del coenzima Q10)
-Chelazione del Fe mitocondriale (pyridoxal isonicotynoil hydrazane-PIH, mobilizza selettivamente il Fe mitocondriale.)
-Modulazione degli istoni (inibitori di HDAC)
Gatchel & Zoghbi Nature Rev Genet 2005, 6: 743
Sono proteine espresse in modo ubiquitario, ma Sono proteine espresse in modo ubiquitario, ma presentano disfunzioni solo a livello presentano disfunzioni solo a livello neurologico.neurologico.
Sono caratterizzate da una lenta progressione e Sono caratterizzate da una lenta progressione e sono tutte incurabili.sono tutte incurabili.
Malattie autosomiche, ad eccezione di SBMA che è Malattie autosomiche, ad eccezione di SBMA che è legatalegataAl cromosoma X.Al cromosoma X.
Caratterizzate da fenomeno dell’Caratterizzate da fenomeno dell’anticipazioneanticipazione
Ross C.A. (1995) Neuron 15:493-496
HuntingtonHuntington
HD:HD:
Htt è localizzata nel citoplasma, assoni, Htt è localizzata nel citoplasma, assoni, sinapsi e nel nucleo. E’ coinvolta nello sinapsi e nel nucleo. E’ coinvolta nello shuttling nucleo-citoplasma e nella shuttling nucleo-citoplasma e nella regolazione trascrizionale.regolazione trascrizionale.
-si lega al si lega al repressore repressore trascrizionale trascrizionale (REST/NRSF=neuro(REST/NRSF=neuron restrictive n restrictive silencer factor) silencer factor) e lo sequestra e lo sequestra nel citoplasma. nel citoplasma. NRSF non può NRSF non può agire sul DNA agire sul DNA sui NRSE sui NRSE presenti su geni presenti su geni come BDNF.come BDNF.
HD:HD:
-Ha ruolo nel trasporto assonale,interazioni -Ha ruolo nel trasporto assonale,interazioni con vescicole, interagisce con diverse con vescicole, interagisce con diverse proteine responsabili del trasporto proteine responsabili del trasporto intracellulare ed endocitosi.intracellulare ed endocitosi.
-Regola signalling del calcioRegola signalling del calcio
X-linked disease associated to a CAG repeat expansion in the androgen receptor gene;
The CAG repeat is translated to an elongated polyglutamine tract in the N-terminal transactivation domain of the androgen receptor protein.
Motoneuronal cell death.
- Clinical features:. Motor cranial nerve deficits, amyotrophy, sensory neuropathy
- Types of lesion. Gynecomastia, motor neuron loss in the brain stem and spinal cord. Distal axonopathy, atrophy of dorsal root ganglion root
- Neuroanatomic distribution of the lesion. Motor nerve nuclei of brain stem. Anterior horn in the spinal cord, dorsal root ganglia
Spinal and Bulbar Muscular Atrophy Spinal and Bulbar Muscular Atrophy (SBMA)(SBMA)
or Kennedy's diseaseor Kennedy's disease
Zn Zn
polyGln
P PP P P A S P S P
P = phosphorylationA = acetylationS = sumoylation
Transactivation domain/(AF-1/AF-5) \ ID NLS AF-2
DNA bindingdomain
H12
Hormonebindingdomain
5'-UTR Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4 Exons 5/6/7/8 3'-UTR
(CAG)n
UpstreamORF
AUG1-UGA AUG2
mRNA
protein
polyA
normalnormal.....CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG..........CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG.....
mutantmutant.....CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG .....CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAGCAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG CAG..........
Poletti Front Neuroendocrinol 2004
Spinal and Bulbar Muscular Atrophy (SBMA)
Human
X-linked disease the AR gene is on X-chrom
- Only males affected - gain-of-function of
SBMA AR
--@@--
Females may show few clinical symptoms:
--> random X-chromosome inactivation ??
--> effect of testosterone ??
TWO Homozygous females -->NO CLINICAL SYMPTOMS
Schmidt et al. Neurology (2002) 59:770-772
Tg mouse for SBMA
AR transgene randomly integrated in the genome
- Only males affected (!!)
- gain-of-function of SBMA AR
--@@--
Females DO NOT show clinical symptoms
--> random X-chromosome inactivation NOT RELATED
--> effect of effect of testosteronetestosterone
Katsuno et al. Neuron (2002) 35:843-854Katsuno et al. Nat Med (2003) 9:768-773
No symptoms
Disease NO Disease
Symptoms
CxCx
TT
Malattie da PolyQ:Malattie da PolyQ:
-perché solo nei neuroni?-perché solo nei neuroni?-perché solo in alcune popolazioni -perché solo in alcune popolazioni neuronali??neuronali??
Malattie da PolyQ - Patologie che insorgono Malattie da PolyQ - Patologie che insorgono con l’età:con l’età:
Le proteine mutate acquistano tossicità, il Le proteine mutate acquistano tossicità, il tratto polyQ modifica la conformazione e la tratto polyQ modifica la conformazione e la funzione provocando (GAIN of FUNCTION)funzione provocando (GAIN of FUNCTION)
Interazioni anomale tra proteineInterazioni anomale tra proteine
Modificazione della localizzazione cellulareModificazione della localizzazione cellulare
Tossicità cellulareTossicità cellulare
Suscettibilità al taglio proteoliticoSuscettibilità al taglio proteolitico
Malattie da PolyQ - Patologie che insorgono Malattie da PolyQ - Patologie che insorgono con l’età:con l’età:
-Proteine misfolded - Proteine misfolded - GAIN OF FUNCTIONGAIN OF FUNCTION-Formazione di inclusioni intracellulariFormazione di inclusioni intracellulari-Alterazioni trascrizionaliAlterazioni trascrizionali-Sequestro di proteine importanti HspsSequestro di proteine importanti Hsps-Alterazioni dei sistemi degradativiAlterazioni dei sistemi degradativi-Alterazioni del trasporto assonaleAlterazioni del trasporto assonale-Danni mitocondrialiDanni mitocondriali
Meccanismi patologici della malattie polyQ
1.1. Misfolding e aggregazioneMisfolding e aggregazioneGli aggregati si formano a livello Gli aggregati si formano a livello
citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non è ancora ben chiaro.è ancora ben chiaro.
Adapted from:Adachi H et al. Widespread nuclear and cytoplasmic accumulation of mutantandrogen receptor in SBMA patients. Brain 2005 (doi:10.1093/brain/awh381)
Muchowski and Wacker NATURE REVIEWS | NEUROSCIENCE VOLUME 6 | JANUARY 2005 | 11
Atomic force microscopy shows the presence ofAtomic force microscopy shows the presence offibrillar forms of the purified recombinant fibrillar forms of the purified recombinant AR.Q46 N-terminal fragment expressed in AR.Q46 N-terminal fragment expressed in E.ColiE.Coli
Palazzolo I et al., JSB (2008) 108: 245-253
GFP-AR.Q0GFP-AR.Q0
GFP-AR.Q22GFP-AR.Q22
GFP-AR.Q48GFP-AR.Q48
in pEGFP-C1
COOH
DNA HORMONEDNA HORMONE
HIN
GE
N - terminalN - terminal
NH2
N - terminalN - terminal DNA HORMONEDNA HORMONE
HIN
GE
N - terminalN - terminal DNA HORMONEDNA HORMONE
HIN
GE
GFPGFP
GFPGFP
GFPGFP
Aggregate formation in immortalized motorneurons expressingAggregate formation in immortalized motorneurons expressingandrogen receptor with an elongated polyglutamine tractandrogen receptor with an elongated polyglutamine tract
GFP-AR.Q0 GFP-AR.Q22 GFP-AR.Q48
- T
+ T
Simeoni et al. Hum Mol Genet 2000
Effects of testosterone on ARpolyQ Effects of testosterone on ARpolyQ solubility in SBMAsolubility in SBMA
Rusmini et al. Neurobiol Ag 2007
Aggregatesinduced by
2hT-
treatment
Redistribution of GFP-AR.Q48 aggregates after ligand removalcourtesy by Michael A. ManciniMichael A. Mancini, Dpt. Cell Biology
Baylor College of Medicine, Houston, Tx, USA
29
cytoplasmic
0.3
neuropil
6
0
0
0
0
nuclear
Neuropil aggregates in immortalized motorneurons expressingandrogen receptor with an elongated polyglutamine tract
Simeoni et al. Hum Mol Genet 2000NSC34/AR.Q0 NSC34/AR.Q22 NSC34/AR.Q46NSC34/AR.Q0 NSC34/AR.Q22 NSC34/AR.Q46
Aggregates ofAggregates ofFull-lenght AR.Q48Full-lenght AR.Q48
NSC34/GFP-AR.Q0/mtBFP
NSC34/GFP-AR.Q22/mtBFP
NSC34/GFP-AR.Q48/mtBFP
Piccioni et al. FASEB J 2002
Mitochondria accumulation in immortalized motorneuronsbearing aggregates in cell processes
Poletti Front Neuroendocrinol 2004
Red = AR.Q48Green = tubulinBlue = kinesin
Neuropil aggregates in immortalized motor neuronsexpressing SBMA androgen receptor
Goldstein L.S. Do disorders of movement cause movement disorders and dementia?Neuron (2003) 40:415-25
SBMA AR
SBMA AR + TESTOSTERONECytoplasmic inclusions
toxicity debated
SBMA AR + TESTOSTERONENeuropil inclusions
axonal dysfunctions
a) Migration from cell soma ?b) "In situ" formation ?
Neurite damagefast axonal transport alteration
SBMA AR + TESTOSTERONENeuropil inclusions
axonal dysfunctions
Axonal degeneration
SBMA AR + TESTOSTERONENeuropil inclusions
axonal dysfunctions
Cell death
SBMA AR + TESTOSTERONENeuropil inclusions
Meccanismi patologici della malattie polyQ
1.1. Misfolding e aggregazioneMisfolding e aggregazioneGli aggregati si formano a livello Gli aggregati si formano a livello
citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non è ancora ben chiaro.è ancora ben chiaro.
2. 2. Modifiche post-traduzionali-Taglio Modifiche post-traduzionali-Taglio proteoliticoproteolitico
Produzione di corti frammenti tossici.Produzione di corti frammenti tossici.
polyQ = 16
polyQ = 112
AR16AR16HAHA
AR112AR112HAHA
COOHNH2
polyQDBD
hormone bindingdomain
Caspase-3 cleavage site
Courtesy by DE Merry, TJU, USA
Caspase-3 cleavage Caspase-3 cleavage product of AR product of AR
identified in spinal identified in spinal cord motoneurons of cord motoneurons of
SBMA patientsSBMA patientstransactivationdomain
TRUNCATED FORMS of the ANDROGEN RECEPTORTRUNCATED FORMS of the ANDROGEN RECEPTORAR16AR16HA e AR112HA e AR112HAHA
AR.Q112 HA DAPI Merge
NT pCDNA3+pUC
AR_∆16+pUC
AR_∆112+pUC
pCDNA3+Hsp70
AR_∆16+Hsp70
AR_∆112+Hsp70The GFPu protein
is a modification of an unstable form of GFP,
targeted to the proteasome system by fusion with the following
peptide:
Ala-Cys-Lys-Asn-Trp-Phe-Ser-Ser-Leu-Ser-His-Phe-Val-Ile-Hys-LeuCourtesy by R KOPITO, USA
Mk Mock Q16 Q112
<-- AR16.HA
AR112.HAmonomer
AR112.HAdimer
<-- AR112.HA aggregates
<--
<--
<--<--
Detergent (SDS) resistantDetergent (SDS) resistantintracellular aggregatesintracellular aggregates
Intranuclear inclusion in immortalized motoneurons
expressing AR.Q112 HA
Meccanismi patologici della malattie polyQ
1.1. Misfolding e aggregazioneMisfolding e aggregazioneGli aggregati si formano a livello Gli aggregati si formano a livello
citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non è ancora ben chiaro.è ancora ben chiaro.
2. Modifiche post-traduzionali-Taglio 2. Modifiche post-traduzionali-Taglio proteoliticoproteolitico
Produzione di corti frammenti tossici.Produzione di corti frammenti tossici.3. 3. Localizzazione nucleare della Proteina Localizzazione nucleare della Proteina
tossicatossicaAlterazione dell’espressione genica e Alterazione dell’espressione genica e
dell’organizzazione nucleare.dell’organizzazione nucleare.4. Hsp-andamento bifasico. Alta espressione 4. Hsp-andamento bifasico. Alta espressione
nella fase nella fase Iniziale, riduzione nelle fasi finali.Iniziale, riduzione nelle fasi finali.
Meccanismi patologici della malattie polyQ
1.1. Misfolding e aggregazioneMisfolding e aggregazioneGli aggregati si formano a livello Gli aggregati si formano a livello
citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non è ancora ben chiaro.è ancora ben chiaro.
2. Modifiche post-traduzionali-Taglio 2. Modifiche post-traduzionali-Taglio proteoliticoproteolitico
Produzione di corti frammenti tossici.Produzione di corti frammenti tossici.3. Localizzazione nucleare della Proteina 3. Localizzazione nucleare della Proteina
tossicatossicaAlterazione dell’espressione genica e Alterazione dell’espressione genica e
dell’organizzazione nucleare.dell’organizzazione nucleare.4.4. Hsp-andamento bifasico. Alta espressione Hsp-andamento bifasico. Alta espressione
nella fase nella fase Iniziale, riduzione nelle fasi finali.Iniziale, riduzione nelle fasi finali.
HSP70 sequestration in SBMA AR HSP70 sequestration in SBMA AR aggregatesaggregates
Meccanismi patologici della malattie polyQ
1.1. Misfolding e aggregazioneMisfolding e aggregazioneGli aggregati si formano a livello Gli aggregati si formano a livello
citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non citoplasmatico e nucleare. Il loro ruolo non è ancora ben chiaro.è ancora ben chiaro.
2. Modifiche post-traduzionali-Taglio 2. Modifiche post-traduzionali-Taglio proteoliticoproteolitico
Produzione di corti frammenti tossici.Produzione di corti frammenti tossici.3. Localizzazione nucleare della Proteina 3. Localizzazione nucleare della Proteina
tossicatossicaAlterazione dell’espressione genica e Alterazione dell’espressione genica e
dell’organizzazione nucleare.dell’organizzazione nucleare.4. Hsp-andamento bifasico. Alta espressione 4. Hsp-andamento bifasico. Alta espressione
nella fase nella fase Iniziale, riduzione nelle fasi finali.Iniziale, riduzione nelle fasi finali.5. Alterazione dei sistemi degradativi: 5. Alterazione dei sistemi degradativi:
proteasome e autofagiaproteasome e autofagia
Copyright restrictions may apply.
Naiki, H. et al. J Biochem 2009 146:751-756; doi:10.1093/jb/mvp119
Molecular pathogenesis of the polyglutamine diseases and the protein quality control system
Goldberg ALProtein degradation and protection against misfolded or damaged proteinsNature 426, 895 - 899 (2003)
Ubiquitin positive - AR aggregatesUbiquitin positive - AR aggregatesMisfolded proteinsMisfolded proteins
PolyubiquitinationPolyubiquitination
ProteasomalProteasomalDegradationDegradation
Taylor et al. Science 291:1991, 2002
misfolded misfolded proteinsproteins
GFP
DEGRON SIGNAL FOR DEGRON SIGNAL FOR UPPUPP
A-C-K-N-W-P-S-S-L-S-H-P-V-I-H-L
UbUbUbUb
GFPu degradation GFPu accumulation
Effects of testosterone on proteasomeEffects of testosterone on proteasomefunctions in SBMAfunctions in SBMA
Rusmini et al. Neurobiol Ag 2007
ARpolyQ
ARpolyQ
Nature 441, 819-820 (15 June 2006) | doi:10.1038/441819°Neurodegeneration: Good riddance to bad rubbish Daniel J. Klionsky1
Quali approcci terapeutici????????Quali approcci terapeutici????????
1.Fattori neurotrofici (infusione, vettori 1.Fattori neurotrofici (infusione, vettori virali,cell delivery)virali,cell delivery)BDNF, VEGFBDNF, VEGF
2.Trapianti cellulari per ripristinare i 2.Trapianti cellulari per ripristinare i circuiti neuronalicircuiti neuronaliesperimenti in HD trapianto di cellule fetali esperimenti in HD trapianto di cellule fetali striatali,analisi post-mortem ha rivelato che le striatali,analisi post-mortem ha rivelato che le cellule si erano impiantate ma non si sono cellule si erano impiantate ma non si sono riscontrati benefici perriscontrati benefici perla malattia.la malattia.
3.Somministrazione di RNA antisenso per ridurre 3.Somministrazione di RNA antisenso per ridurre i livellii livelliTrascrizionali, per silenziare solo l’allele Trascrizionali, per silenziare solo l’allele polimorfico.polimorfico.
Quali approcci terapeutici????????Quali approcci terapeutici????????
4. Inibitori delle Caspasi4. Inibitori delle Caspasi zVAD-fmkzVAD-fmk minociclina minociclina antibiotico inibitore della caspasi antibiotico inibitore della caspasi 1 e 31 e 3
5. Overespressione di fattori trascrizionali5. Overespressione di fattori trascrizionali
6. Inibitori di HDAC6. Inibitori di HDACFenilbutirrato, acido valproicoFenilbutirrato, acido valproicoIl sequestro di fattori trascrizionali ad azione Il sequestro di fattori trascrizionali ad azione acetil-trasferasica posso portare ad alterazione acetil-trasferasica posso portare ad alterazione dell’attività trascrizionale alterando i livelli dell’attività trascrizionale alterando i livelli di acetilazione degli istoni.di acetilazione degli istoni.Questo effetto può essere controbilanciato con Questo effetto può essere controbilanciato con l’inibizione dell’attività de-acetilasica.l’inibizione dell’attività de-acetilasica.
Quali approcci terapeutici????????Quali approcci terapeutici????????
7. degradazione proteica via UPS e autofagia e 7. degradazione proteica via UPS e autofagia e inibizione dell’aggregazioneinibizione dell’aggregazioneTrealosio- Congo Red, Litio, 17-AAG, Trealosio- Congo Red, Litio, 17-AAG, overespressione di Chaperoneoverespressione di Chaperone
Litio inibisce inositolo monofosfatasi e porta alla deplezione di inositolo libero e di conseguenza di inositolo tri-fosfato (IP3)
Modified from Haslbeck and Buchner (2002)
native protein unfolding intermediate aggregate
HSP70 sHSPs proteasomal degradation
ADP
ATP
stress
Hu et al. J Neurosci Res, Feb 07, DOI: http://dx.doi.org/10.1002/jnr.21231
Moreover, HspB8...Moreover, HspB8... Lys41 mutations have been linked to either distal motor Lys41 mutations have been linked to either distal motor neurophaty or CMT_2L; neurophaty or CMT_2L;
has been found in senile plaques of Alzheimer’s disease has been found in senile plaques of Alzheimer’s disease brains (Wilhelmus brains (Wilhelmus et alet al, 2006), 2006)
inhibits inhibits in vitroin vitro aggregation of amyloid- aggregation of amyloid- protein protein (Wilhelmus (Wilhelmus et alet al, 2006), 2006)
Effects of HspB8 on the SBMA ARpolyQ aggregation and on
proteasome functions
AR
actin
HspB8
YFPu
ARQ23 ARQ46 ARQ23 ARQ46
HspB8
- + - + - + - + T [10-8]M
ARQ46
HspB8- + - + T [10-8]
YFPu contains the CL1 YFPu contains the CL1 an hydrophobic peptide an hydrophobic peptide that generates a misfolded domainthat generates a misfolded domain
Nature Medicine 11, 1052 - 1053 (2005) doi:10.1038/nm1005-1052
Targeting toxic proteins for turnover
Albert R La Spada & Patrick Weyd
T : 10 nM
17AAG : 330 nM
MG132 : 10 M
17AAG: Hsp90 inhibitor / Hsp70 inducer
AR
YFPu
actin
EtO
H /
EtO
HE
tOH
/ T
T / T
17A
AG
/ T
17A
AG
/ 17
AA
G+T
DM
SO
MG
132
NT
EtO
H /
EtO
HE
tOH
/ T
17A
AG
/ T
17A
AG
/ 17
AA
G+T
T / T
17AAG increases the degradation of the misfolded
SBMA ARpolyQ
QuickTime™ e undecompressore
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