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SC-SALUTEUMANA Scuola di Scienze della Salute Umana
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Riassunto Tesi: Strategie molecolari per stimolare la proliferazione dei cardiomiociti e indurre rigenerazione cardiaca

E’ noto che la capacità proliferativa del cuore si estingue rapidamente dopo la nascita. La rapida differenziazione dei cardiomiociti in cellule post-mitotiche rispecchia probabilmente una necessità biologica e funzionale di alta specializzazione, che potrebbe richiedere l’inattivazione di varie vie segnalatorie correlate con la proliferazione. Da studi effettuati recentemente nel Laboratorio di Medicina Molecolare dell’ICGEB, sono stati identificati, mediante uno screening funzionale high throughput, microRNA in grado di stimolare la replicazione in cardiomiociti neonatali e adulti. La somministrazione di questi microRNA in vivo in un modello d’infarto acuto nel topo, è in grado di promuovere il recupero della massa cardiaca e il ripristino funzionale del miocardio.

Lo studio presentato in questa tesi, si è concentrato su alcuni dei microRNA identificati nello screening funzionale, 199a-3p, 590-3p e 302d, tra i più promettenti in termini d’induzione della proliferazione in cardiomiociti differenziati. Utilizzando saggi in vitro su cardiomiociti neonatali di topo e di ratto, abbiamo confermato il loro spiccato effetto come stimolatori della replicazione cellulare.

Alla ricerca di possibili meccanismi molecolari che spieghino l’azione di queste molecole regolatorie, abbiamo iniziato a investigare, in vitro e in vivo, l’esistenza d’interconnessioni tra i microRNA in esame e l’attivazione dei cofattori trascrizionali YAP1 e TAZ, effettori a valle del pathway di Hippo. Questa via del segnale svolge un importante ruolo nella regolazione della replicazione cellulare durante lo sviluppo e nell’organismo adulto.
Indicazioni sperimentali hanno evidenziato possibili legami diretti ed indiretti tra questo pathway ed almeno due dei microRNA studiati in questa tesi:

  • Il miR199a-3p regola negativamente il livello del messaggero per cofilina2, proteina che promuove la depolimerizzazione di F-actina. Poiché è noto che l’attivazione di YAP1/TAZ è sensibile ai livelli di Factina presenti nella cellula, una minor concentrazione di cofilina2 potrebbe rilasciare un’eventuale regolazione negativa su questi cofattori trascrizionali. I risultati ottenuti in esperimenti di silenziamento specifico del trascritto di cofilina2 in cardiomiociti neonatali hanno effettivamente evidenziato un aumento della proliferazione, a sostegno della validità della nostra ipotesi.
  • I microRNA miR302, così come miR373, membro della stessa famiglia, hanno come possibile bersaglio la proteina Lats2, chinasi che svolge un ruolo chiave nella fosforilazione ed inibizione di YAP1 e TAZ. I risultati ottenuti in vitro dopo trasfezione di cardiomiociti neonatali con questi miRNA, hanno confermato la significativa riduzione dei livelli del messaggero di Lats2.

Alla luce di quanto osservato siamo andati a studiare gli effetti di una sovra espressione di YAP1, TAZ e di una sua variante costitutivamente attiva TAZ4SA, in cardiomiociti in coltura, dove abbiamo osservato l’induzione di un aumento significativo di replicazione cellulare. In vivo, l’espressione continuata per un mese di YAP1, mediata da un vettore virale AAV somministrato alla nascita, ha determinato l’aumento delle dimensioni totali del cuore rispetto ai controlli non trattati, dovuto alla persistenza dell’attività replicativa dei cardiomiociti. L’analisi mediante PCR quantitativa dell’RNA estratto da questi cuori ha confermato l’attivazione trascrizionale di alcuni geni, CTGF e CyR61, noti per essere regolati da YAP1/TAZ. Il dato più interessante è che i livelli di CyR61 sono aumentati in modo significativo anche nel miocardio di topi trasdotti in vivo nelle stesse condizioni sperimentali con i vettori AAV9-miR199a- 3p e AAV9-miR302d a conferma dell’attivazione della via del segnale mediata da YAP1/TAZ da parte di questi microRNA e a sostegno dell’ipotesi da noi sviluppata in questo studio.

 

 

Candidato: Consuelo Torrini 

 
ultimo aggiornamento: 08-Mag-2014
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