Per la correzione di CFTR-DF508 mutata (la mutazione più frequente del gene CFTR nei malati di fibrosi cistica) si conoscono oggi vari composti, che per lo più sono stati identificati attraverso procedure di screening di grandi archivi di composti chimici. Essi hanno un meccanismo d’azione finora sconosciuto e questo limita la nostra abilità di migliorarli. Il progetto FFC #2/2014, guidato da Alberto Luini del CNR di Napoli, nasce con lo scopo di caratterizzare il meccanismo d’azione di alcuni correttori noti, usando nuovi approcci.
I ricercatori coinvolti nel progetto hanno recentemente pubblicato un lavoro (1) in cui riportano in dettaglio i risultati ottenuti dipanando la cascata di segnali che agiscono selettivamente sulla proteostasi di CFTR-DF50 (termine con cui si indica la regolazione e il mantenimento dell’equilibrio entro le cellule), in particolare sulle fasi del cattivo ripiegamento della proteina (folding) e del suo movimento difettoso verso la membrana cellulare (traficking). Hanno analizzato una serie di proteine naturali e di composti chimici (ad esempio il correttore WX809) per capire se il loro effetto favoriva la degradazione della proteina mutata o il suo salvataggio verso la membrana. L’approccio si è basato sull’analisi dei profili trascrizionali, vale a dire lo studio delle impronte digitali che, attraverso messaggi finalizzati alla sintesi di proteine, permettono di tracciare le attività della cellula. Dalle impronte sono risaliti all’identificazione delle corrispondenti firme genetiche, vale a dire il riconoscimento dei geni implicati.
In parole più semplici, i ricercatori hanno testato un nuovo approccio da loro messo a punto per distinguere i meccanismi genetici che sono collegati alla correzione del difetto di funzionamento della proteina CFTR-DF508, riuscendo a distinguere quelli fondamentali da quelli secondari e di minore importanza, e addirittura distinguendo quelli collegati all’effettiva correzione farmacologica da effetti di altra natura.
Gli autori hanno setacciato un gruppo di alcune centinaia di geni e hanno trovato che 47 di essi erano implicati nella regolazione della proteostasi di CFTR-DF508 mutata. Riguardo a questi geni, hanno derivato una serie di reti molecolari attraverso la bioinformatica e altri approcci sperimentali. Sono stati così evidenziati quei percorsi la cui silenziazione inibisce la degradazione nel reticolo endoplasmatico della proteina intensificando quindi il trasporto di CFTR-DF508.
È importante notare che tutti questi risultati sono stati possibili e sono stati ottenuti grazie alle conoscenze accumulate fino ad ora sulla proteostasi della CFTR-DF508; essi permettono di mettere in luce l’esatta segnaletica che, dentro la cellula, controlla la stabilità di DF508 e insieme a essi una base razionale per sviluppare correttori farmacologici più efficaci per questa mutazione. Il prossimo passo dovrebbe essere quello di stabilire l’efficacia di questi interventi negli epiteli bronchiali umani e in modelli animali rilevanti, per poi passare allo sviluppo razionale di regolatori della proteostasi efficaci per pazienti DF508.
Il progetto FFC #2/2014 è coordinato da Alberto Luini del CNR di Napoli e finanziato da FFC grazie al supporto di Loifur, Delegazione FFC di Imola e Romagna, Gli Amici per la Ricerca di Bassano 2014, Maserati SpA.
Cystic fibrosis is caused by mutations in CF transmembrane conductance regulator (CFTR). The most frequent mutation (F508del-CFTR) results in the misfolding and intracellular degradation of the protein. The F508del-CFTR proteostasis machinery is well studied, while the question whether ‘classical’ signalling pathways and phosphorylation cascades might control proteostasis remains barely explored. In this publication (1), authors have unravelled signalling cascades acting selectively on the F508del-CFTR folding-trafficking defects by analysing the mechanisms of action of F508del-CFTR proteostasis regulator drugs through an approach based on transcriptional profiling followed by deconvolution of their gene signatures. Targeting multiple components of these signalling pathways resulted in potent and specific correction of F508del-CFTR proteostasis and in synergy with pharmacochaperones. These results provide new insights into the physiology of cellular proteostasis and a rational basis for developing effective pharmacological correctors of the F508del-CFTR defect.
(1) Hegde RN, Parashuraman S, Iorio F, Ciciriello F, Capuani F, Carissimo A, Carrella D, Belcastro V, Subramanian A, Bounti L, Persico M, Carlile G, Galietta L, Thomas DY, Di Bernardo D, Luini A. Unravelling druggable signalling networks that control F508del-CFTR proteostasis. Elife. 2015 Dec 23.