Indagini sul meccanismo di formazione degli oligomeri della ribonucleasi A e sulle loro attività biologiche

Data inizio
1 gennaio 2004
Durata (mesi) 
24
Responsabili (o referenti locali)
Libonati Massimo
Parole chiave
ribonucleasi, scambio tridimensionale di domini, oligomeri, attività biologiche

Lo studio dei processi di aggregazione proteica e delle condizioni che possano influenzarli riscuote attualmente un notevole interesse. Molte malattie neurodegenerative sono infatti caratterizzate dalla presenza di aggregati proteici anomali nelle cellule del Sistema Nervoso. Tali, per es., la malattia di Alzheimer, il morbo di Parkinson, le malattie da Prioni ecc., nonché un gruppo di manifestazioni patologiche, anch’esse caratterizzate dalla presenza di aggregati proteici, denominate “malattie da espansione glutamminica”, ad indicare che la proteina in questione si aggrega quando il numero di residui di glutammina, costituenti sequenze ininterrotte nell’ambito di essa, superi le circa 40 unità. Da qualche tempo il nostro gruppo studia indirettamente l’argomento usando la ribonucleasi A (RNasi A) da pancreas bovino quale “modello” sperimentale. Questa proteina enzimatica, per altro studiatissima e ben nota in ogni dettaglio, si presta ottimamente, grazie alla sua estrema versatilità strutturale e funzionale, all’indagine delle condizioni favorenti o, più generalmente, influenzanti la sua aggregazione; condizioni che potrebbero essere poi estrapolate ad altre proteine. E' noto che la RNasi A si aggrega in forma di dimeri, trimeri, tetrameri e oligomeri superiori durante la liofilizzazione da soluzioni in acido acetico al 40%. Ciascun tipo di aggregato comprende almeno due isomeri conformazionali [3]. L’oligomerizzazione avviene per scambio di identici dominii fra i vari momomeri, fenomeno che è definito, nella terminologia introdotta da Eisenberg [6], "Three dimensional domain-swapping”, frase che, tradotta, potrebbe suonare come "Scambio tridimensionale di dominii". I due conformeri dimerici della RNasi A si formano per scambio, nell’un caso, dell'estremo N-terminale (residui 1-15) dei due monomeri costitutivi, con produzione di un dimero definibile come dimero-N (dN); nell’altro caso, per scambio dell’estremo C-terminale (residui 116-124), con formazione del dimero-C (dC).
La delucidazione delle strutture dei vari oligomeri della RNasi A ha consentito la conferma di un’ipotesi già formulata circa il meccanismo della efficiente degradazione di RNA a doppia elica ad opera di ribonucleasi basiche; ma anche la individuazione di due fattori aggiuntivi, che, oltre all’ipotesi centrale consistente nell'idea che il numero e la localizzazione specifica delle cariche positive presenti sulla superficie di una molecola di ribonucleasi siano fondamentali per indurre la destabilizzazione della struttura secondaria dell’RNA, possono giustificare l’azione di ribonucleasi dimeriche o, più in generale, oligomeriche sull’RNA a doppia elica.
Infine, il chiarimento della struttura molecolare degli oligomeri della RNasi A potrebbe permetterci di interpretare meccanicisticamente alcune loro attività biologiche, lo studio delle quali è stato attualmente iniziato da parte della nostra Unità Operativa.

Enti finanziatori:

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito dal dipartimento
Programma: COFIN - Progetti di Ricerca di Interesse Nazionale

Partecipanti al progetto

Aree di ricerca coinvolte dal progetto
Proteomica strutturale, funzionale e di espressione
Biochemistry & Molecular Biology - Biochemistry & Molecular Biology  (DBT)
Proteomica strutturale, funzionale e di espressione
Biochemistry & Molecular Biology - Biochemistry & Molecular Biology  (DM)  (DM)
Proteomica strutturale, funzionale e di espressione
Biochemistry & Molecular Biology - Biochemistry & Molecular Biology  (DNBM)  (DNBM)
Proteomica strutturale, funzionale e di espressione
Biochemistry & Molecular Biology - Biochemistry & Molecular Biology  (DSVR)

Attività

Strutture