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Anche il nucleo può fare una testa-coda ed è Emerin la proteina che gli conferisce questa proprietà

2020.06.24

 

Una ricerca condotta all’IFOM di Milano da Paolo Maiuri con approccio meccanobiologico evidenzia come inaspettatamente anche il nucleo rifletta il cosiddetto “testa-coda” cellulare, ovvero la modalità con cui la cellula riesce ad orientarsi e migrare nell’organismo, sia nei processi fisiologici sia in quelli patologici, come le metastasi. Dallo studio, reso possibile dal supporto di Fondazione Airc e Fondazione Umberto Veronesi, emerge che la proteina Emerin, che risulta mutata nella Distrofia muscolare di Emery Dreyfuss, ha un ruolo cruciale per la polarità del nucleo. La ricerca, pubblicata sull’autorevole testata scientifica Nature Communications, apre delle prospettive conoscitive sulle conseguenze patologiche di disfunzioni nella  polarità del nucleo, dalle laminopatie alle metastasi tumorali. 

Milano, 24 giugno 2020 - La polarità testa-coda è una proprietà fondamentale delle cellule. Una cellula “polarizzata” orienta la propria architettura in modo da definire una direzione di locomozione - da cui il termine testa-coda. – Essa conferisce alla cellula la capacità di migrare, fondamentale sia in processi fisiologici, come lo sviluppo embrionale, la riparazione dei tessuti o la risposta immunitaria, sia patologici, come il disseminarsi delle metastasi tumorali.  Uno studio recentemente pubblicato su Nature Communications e condotto da Paolo Maiuri all’IFOM di Milano ha portato alla luce un concetto inedito di polarizzazione cellulare che dischiude nuovi orizzonti esplorativi nella conoscenza delle interazioni nucleo-citoplasma e nella comprensione dei fenomeni patologici tipici delle laminopatie come la Distrofia muscolare di Emery-Dreyfuss. “Le nostre evidenze sperimentali– illustra il ricercatore - ci hanno permesso di dimostrare che il nucleo, il più grande organulo della cellula, al cui interno risiede il materiale genetico, riflette l’orientamento del citoplasma.” Che il nucleo sia connesso al citoplasma è ben noto da anni ma che alla polarità cellulare corrisponda una polarità nucleare era del tutto ignoto. Combinando tecniche di micropatterning, tipiche della meccano-biologia, ed imaging quantitativo, gli scienziati dell’IFOM hanno mostrato che in cellule polarizzate alcune proteine strutturali della membrana nucleare si localizzano preferibilmente verso la testa o la coda in funzione della direzione di locomozione della cellula. “Il micropatterning – precisa il ricercatore - consiste nel definire le aree di adesione di una cellula e quindi di imporle una forma prestabilita.

Questo ci ha consentito di osservare centinaia di cellule polarizzate in maniera standardizzata, costringedole infatti ad aderire su linee di dimensione definita. Analizzando le distribuzioni statistiche della localizzazione di diversi componenti della membrana nucleare abbiamo osservato che queste non sono sempre uniformi ma dipendono dalla polarità cellulare”. Questo orientamento asimmetrico della membrana nucleare, a sua volta, comporta una polarizzazione anche di elementi all’interno del nucleo, influenzando, possibilmente, l’espressione genica. “Abbiamo poi scoperto che Emerin, una  proteina della membrana nucleare  – prosegue Maiuri - ha un ruolo importante nella regolazione della polarità nucleare.” “Mutazioni nella proteina codificante Emerin - interviene Paulina Nastaly, prima autrice della ricerca - causano la distrofia muscolare di Emery-Dreyfuss (X-linked EDMD)”.  Questa patologia induce un progressivo indebolimento muscolare e l’insorgenza di problemi cardiaci, che sono la principale causa di morte dei pazienti. Modificando geneticamente l’espressione di Emerin in alcune linee cellulari umane  siamo riusciti a modulare drasticamente la distribuzione prefenziale di diversi componenti nucleari.”

CS Maiuri

Inoltre, i ricercatori hanno dimostrato che, esprimendo Emerin nelle cellule di un paziente affetto da EDMD, viene recuperata la corretta polarizzazione del nucleo: un'ulteriore conferma del ruolo di questa proteina nel processo di polarizzazione nucleare.
 Questo studio ha così portato alla luce l’esistenza di una nuova funzione cellulare, la polarità nucleare, che è altamente compremessa in EDMD. Questa scoperta, realizzata dal team IFOM grazie al contributo di Fondazione AIRC, Fondazione Umberto Veronesi e alla collaborazione con Aldo Ferrari dell’ETH di Zurigo, apre un nuovo filone di indagine, in cui saranno impegnati fisici, biologi e bioinformatici, che andrà a investigare il ruolo della polarità nucleare in condizioni fisiologiche e quali possano essere le conseguenze della sua disfunzione in altre patologie della membrana nucleare, dalle laminopatie alle metastasi tumorali.

La ricerca

    ultimo aggiornamento: 24/06/20