Il ruolo delle piccole GTPasi
nella regolazione della traduzione e nel controllo del pool proteico
cellulare
La sintesi proteica è regolata in modo
molto fine, sia globalmente che in modo specifico, in diversi
processi cellulari, come la divisione cellulare, lo sviluppo
embrionale, la riposta all’infezione virale e agli stress
ambientali. Inoltre è ben noto che nel neurone la traduzione locale
svolge un ruolo molto importante nella plasticità sinaptica.
Mentre i meccanismi traduzionali sono stati studiati a lungo, le vie
di trasduzione del segnale che sono coinvolte nella loro regolazione
sono conosciute solo in parte. In questo progetto studiamo il ruolo
delle piccole GTPasi nella regolazione della traduzione utilizzando
la serina/treonina chinasi PAK4, un target ed effettore di CDC42 e
Rac. PAK4 controlla diversi processi cellulari, come la motilità, la
sopravvivenza e la trasformazione oncogenica. La sua espressione è
fondamentale per lo sviluppo, e gli embrioni di topi knock-out
mostrano difetti nel differenziamento neuronale. Inoltre alcune
proteine della famiglia PAK sono implicate in alcune forme di
ritardo mentale nella sindrome dell’X-fragile, nel consolidamento
della memoria e nella morfologia delle sinapsi, e regolano proteine
coinvolte nel controllo della traduzione.
Questo progetto è incentrato sulla caratterizzazione
dell’interazione tra PAK4 e le proteine dell’apparato traduzionale e
sullo studio dei suoi effetti sulla traduzione globale o cap
indipendente, utilizzando approcci di biochimica e di biologia
cellulare.
Abbiamo trovato che un dominio di PAK4 interagisce con diverse
proteine ribosomali e con proteine che legano l’RNA, e stiamo
analizzando i suoi effetti in sistemi di traduzione in vitro. In
cellule di mammifero stiamo studiando la capacità di mutanti di PAK4
di regolare la traduzione cap-dipendente o mediata da sequenze 5’
UTR, sfruttando costrutti bicistronici di geni reporter luciferasi.
Inoltre stiamo analizzando alcune linee cellulari che esprimono
mutanti di PAK4 per studiare la formazione del complesso di inizio e
l’attivazione delle vie del controllo della traduzione, utilizzando
anticorpi fosfo-specifici e precipitazioni di affinità mediata dal
cap.
Con questi
studi speriamo di identificare i target traduzionali delle vie delle
piccole GTPasi, e di capire come queste vie sono coinvolte nel
corretto differenziamento, sopravvivenza e funzione della cellula
neuronale.