Matilde Clarissa Malfatti
AUF1 riconosce ribonucleotidi ossidati incorporati nel DNA e stimola l’attività endoribonucleasica di aAPE1
L’instabilità del genoma derivante da una risposta disfunzionale al danno del DNA è una caratteristica comune dei tumori, che comporta spesso lo sviluppo di meccanismi di resistenza alla chemioterapia con una conseguente scarsa efficacia del trattamento antitumorale, determinando quindi sempre la necessità di scoprire nuovi target cellulari farmacologici per migliorare le opportunità terapeutiche.
Gli agenti endogeni o esogeni, compresi i farmaci chemioterapici, causano un danno su DNA, RNA e/o proteine. Nel contesto del DNA, le lesioni generate da agenti alchilanti e ossidanti vengono riparate nelle cellule da una via di riparazione chiamata “via di riparazione per escissione di base”. Una ben nota proteina operante in questa via di riparazione è l’endodesossiribonucleasi apurinica/apirimidinica 1 (APE1). Oltre a dedicarsi alla riparazione del DNA danneggiato, APE1 regola l’espressione di diversi geni coinvolti in importanti processi cellulari come ad esempio il ciclo cellulare, la risposta adattativa allo stress ossidativo e l’angiogenesi. Date le sue importanti funzioni all’interno della cellula, APE1 è̀ stata identificata come un fattore cardine che favorisce la progressione del tumore, la chemioresistenza e la senescenza delle cellule tumorali attraverso la canonica riparazione del DNA e il controllo dell’espressione genica.
APE1 è risultata essere sovra-espressa e secreta nel siero di pazienti con carcinoma epatocellulare, ma anche nel carcinoma polmonare non a piccole cellule e nel cancro del colon, rappresentando un importante fattore prognostico e predittivo e un promettente biomarcatore non invasivo.
La ricerca condotta negli ultimi anni si è concentrata anche su altri ruoli non canonici di APE1, come il suo coinvolgimento nel metabolismo dell’RNA. Infatti, anche l’RNA può andare incontro ad un danno massiccio e, al momento, la ricerca scientifica non ha ancora delineato i meccanismi attivati dalle cellule per la riparazione del danno all’RNA. In questo contesto, il danno all’RNA, tra cui la formazione di siti ossidati o abasici, può avere effetti pericolosi sull’espressione genica e sta emergendo come una caratteristica comune in diverse patologie, tra cui il cancro e le malattie neurodegenerative. Attualmente, l’esistenza di meccanismi di sorveglianza e/o riparazione dell’RNA è completamente sconosciuta e a tratti solo ipotizzata. Recentemente, sta emergendo la prova che le vie di riparazione del DNA danneggiato siano coinvolte anche nel metabolismo dell’RNA danneggiato. Infatti, molte proteine di riparazione del DNA sono associate a quelle coinvolte nel metabolismo dell’RNA e nella regolazione trascrizionale, tra cui APE1.
Questo lavoro, realizzato nell’ambito dell’ambizioso progetto volto a studiare il ruolo dell’RNA danneggiato nel contesto tumorale, contribuisce ad ampliare la conoscenza scientifica circa questi processi, ancora per la maggior parte non delineati. Specificamente, mediante un’analisi proteomica sono state evidenziate quali proteine mostrino una maggiore affinità per l’RNA ossidato nel contesto di un singolo ribonucleotide ossidato in un oligonucleotide di DNA.
L’esperimento ha prodotto una lista con diverse centinaia di proteine capace di legare l’RNA ossidato e, tra queste, è stata selezionata per gli esperimenti successivi, AUF1, una ribonucleoproteina già nota in letteratura per svolgere altri essenziali ruoli cellulari, tra cui la regolazione della biogenesi dei microRNA, una specifica popolazione di piccole molecole di RNA aventi un importante ruolo regolativo sulla trascrizione genica nella cellula. Successivamente, dati biochimici in vitro su molecole sintetiche di DNA contenenti un singolo ribonucleotide ossidato, hanno dimostrato che AUF1 lega l’RNA ossidato ed è in grado di stimolare l’attività di taglio di APE1 su questo substrato.
Quindi, esperimenti condotti su cellule di tumore di cervice uterina, hanno dimostrato che APE1 e AUF1 interagiscono e che tale interazione è modulata dalla presenza di stress ossidativo indotto chimicamente in vitro.
Infine, diverse sofisticate analisi volte allo studio di danno agli acidi nucleici hanno dimostrato che entrambe le proteine APE1 e AUF1 sono indispensabili per il mantenimento della stabilità genomica, qualora questo sia perturbato in condizioni di stress ossidativo cellulare.
Tutti i risultati ottenuti ci hanno quindi condotti a proporre un nuovo modello molecolare nel quale APE1 e AUF1 cooperino insieme nella riparazione di DNA danneggiato.