Inositol pyrophosphates in dictyostelium discoideum: developing the model

Abstract

Il lavoro di tesi qui presentato è stato realizzato in collaborazione con il Dr. Adolfo Saiardi che attualmente lavora al Medical Research Council Laboratory for Molecular Cell Biology (LMCB), all'interno del campus della University College London (UCL), a Londra. Da diversi anni il Dr. Saiardi si occupa dello studio degli inositoli polifosfati, importanti molecole di segnale che svolgono un ruolo sostanziale in diverse patologie umane come il cancro, il diabete e l'obesità. Il più descritto tra queste molecole è il fattore di rilascio del calcio I(1,4,5)P3 o (IP3) che rappresenta un classico esempio di secondo messaggero utilizzato nella trasduzione del segnale cellulare. Negli ultimi anni il ruolo fisiologico degli inositoli polifosfati ha suscitato un forte interesse da parte della comunità scientifica in quanto sarebbe interessante capire quali funzioni svolgono gli inositoli che contengono nel loro interno legami pirofosforici ovvero legami ad alta energia. I più caratterizzati e descritti tra gli inositoli pirofosfati sono l’IP7 o PP-IP5 e l’IP8 o [PP]2-IP4. I legami ad alta energia presenti in queste molecole costituiscono un importante potenziale energetico per diverse reazioni molecolari e la loro particolare struttura suggerisce come queste molecole possano rappresentare una nuova classe di secondi messaggeri con funzioni importanti ma ancora non completamente note. Inoltre, la recente scoperta che il gruppo fosfato, presente nella frazione pirofosforica della molecola, possa essere donato direttamente alle proteine prefosforilate ha permesso di ipotizzare l’esistenza di un nuovo tipo di modificazione post-traduzionale e potrebbe aprire un altro campo in quello che è il già così vasto settore di ricerca della trasduzione del segnale. Considerato che l’inositolo è stato utilizzato nel corso dell'evoluzione per produrre diverse molecole di segnale metabolicamente interconnesse, l'obiettivo principale della ricerca è stato quello di comprendere come molecole antichissime quali gli inositoli polifosfati, con funzioni limitate, si possano essere evolute fino a generare il sofisticato sistema di molecole di segnale presente nelle nostre cellule. Utilizzando un’ameba unicellulare, Dictyostelium discoideum, che condivide molti percorsi metabolici con gli organismi superiori e possiede caratteristiche peculiari che lo rendono un buon organismo modello, abbiamo cercato di sviluppare un sistema in cui analizzare il metabolismo degli inositoli pirofosfati e le vie di segnalazione in cui queste molecole sono implicate. Nel complesso, i risultati ottenuti ci permettono di affermare che Dictyostelium non solo possiede IP6 ma anche gli inositoli pirofosfati che da esso derivano; la sintesi di IP7 e IP8 non è però indotta dall’cAMP come precedentemente riportato. Per di più, i livelli di IP8 riscontrati nella fase vegetativa del ciclo vitale di Dictyostelium sono molto più alti rispetto a quanto pubblicato in precedenza. Siamo anche riusciti ad identificare altre due importanti molecole di segnale: IP5 (Dictyostelium ne possiede tre diverse isoforme) e IP9. Questi risultati sono riportati in un articolo scientifico ‘Analysis of Dictyostelium discoideum inositol pyrophosphate metabolism by gel electrophoresis’ (PlosOne – In corso di stampa). Nella prima parte del mio programma di Dottorato ho inoltre collaborato ad uno studio rivolto a valutare il ruolo svolto dalla variabilità dei geni che codificano per le ossido nitrico sintasi (NOS) nell’invecchiamento umano. I risultati di tale studio hanno portato ad una pubblicazione scientifica, ‘Common polymorphisms in nitric oxide synthase (NOS) genes influence quality of aging and longevity in humans’ (Biogerentology), riportata in appendice.