Seguire i movimenti di una proteina la cui funzionalità risulta alterata in varie malattie neurodegenerative grazie a sonde molecolari è il focus di una ricerca portata avanti dal Laboratorio di RNA Systems Biology dell’Istituto italiano di tecnologia (IIT) in collaborazione con l’Università La Sapienza, il Centre for Genomic Regulation di Barcellona, l’Università di Edimburgo e il Kings College di Londra e i cui risultati sono stati recentemente pubblicati su Nature Communications. Le sonde molecolari sono state progettate con metodi computazionali e potrebbero essere impiegate per indagare all’interno delle cellule il comportamento delle proteine coinvolte in malattie quali, ad esempio la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o la demenza frontotemporale.
I ricercatori dell’IIT hanno creato al computer una molecola di RNA in grado di legarsi alla proteina TDP-43; si tratta di una proteina che è stata riscontrata in numerosi casi di SLA e demenza frontotemporale e che dà luogo alla formazione di masse informi e non solubili all’interno dei neuroni. L’impatto a livello di metabolismo e azione cellulare che consegue dall’aggregazione della proteina potrebbe ripercuotersi sui processi di neurodegenerazione, è l’ipotesi allo studio nei laboratori genovesi.
“Attraverso l’uso dei nostri algoritmi, abbiamo disegnato degli aptameri di RNA specifici per la proteina TDP-43, e abbiamo osservato la loro interazione con la proteina durante i processi di aggregazione attraverso tecniche di microscopia avanzata” ha spiegato Gian Gaetano Tartaglia, responsabile del Laboratorio di RNA Systems Biology dell’IIT a Genova. “Siamo in grado di identificare aggregati di TDP-43 molto piccoli, di circa 10 nanometri, che, per quanto ci risulta, la migliore risoluzione mai ottenuta fino ad oggi”.
L’obiettivo dei ricercatori dell’IIT è stato individuare un nuovo strumento di monitoraggio del processo di aggregazione della proteina TDP-43 all’interno delle cellule neuronali, fino dai primi stadi del processo. Sono stati individuati a tal fine gli aptameri, molecole che interagiscono unicamente con un singolo bersaglio; il loro utilizzo come sonde molecolari è stato ispirato dall’osservazione delle interazioni tra molecole di RNA e proteine che avvengono normalmente in natura.
Le prossime fasi del progetto potrebbero vendere l’utilizzo degli aptameri per meglio indagare a livello molecolare il fenomeno di aggregazione anomala delle proteine, tipico di numerose malattie neurodegenerative, con un potenziale per lo sviluppo futuro di nuove tecniche diagnostiche precoci. “Abbiamo dimostrato che i nostri aptameri di RNA possono essere usati per monitorare in tempo reale la posizione della proteina TDP-43 in cellule vive, sia nella sua forma solubile e fisiologica che in quelle aggregate e patologiche di dimensioni variabili, tra cui quelle non visibili con metodi standard” ha aggiunto Elsa Zacco, prima autrice della ricerca.