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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