Abstract
I piccoli RNA nucleolari (snoRNA) sono RNA non codificanti i cui geni solo contenuti negli introni di geni ospite codificanti o non codificanti per proteine. Gli snoRNA guidano modifiche specifiche dell’RNA: la pseudouridilazione (H/ACA box) o la metilazione del ribosio (C/D box). Nonostante siano stati a lungo considerati elementi necessari al processamento dell’RNA, le loro funzioni restano in gran parte inesplorate. Recentemente, abbiamo identificato una frazione di sequenze di snoRNA presenti come introni ritenuti in specifiche isoforme di mRNA espresse dal gene ospite. Questi trascritti, denominati snoRTs (snoRNA-retaining transcripts), si localizzano nel citoplasma, dove possono associarsi ai ribosomi e a mRNA selezionati. Diversi snoRTs risultano altamente espressi ma non sono rivelati dalle analisi RNA-seq convenzionali, basate su annotazioni geniche. Non sono noti né i meccanismi della loro biogenesi né il loro ruolo nella fisiologia o nella patologia cellulare. Abbiamo inoltre osservato che l’espressione degli snoRTs è associata a caratteristiche del carcinoma mammario e che questi trascritti interagiscono con proteine coinvolte nella tumorigenesi, suggerendo un potenziale ruolo nella progressione tumorale. Tra le proteine legate agli snoRTs nel citoplasma, abbiamo identificato anche la pseudouridina-sintasi umana DKC1, che potrebbe consentire al complesso della pseudouridilazione di agire su bersagli citoplasmatici, come mRNA o rRNA associati a subunità ribosomali. Il nostro obiettivo è comprendere come si originino gli snoRTs e quale ruolo svolgano nel carcinoma mammario. A tal fine, il progetto si propone di: Caratterizzare i meccanismi di biogenesi degli snoRTs, distinguendo i passaggi che ne determinano la maturazione e la localizzazione citoplasmatica. Analizzare le loro funzioni fisiologiche, con particolare attenzione alla loro interazione con ribosomi e RNA messaggeri. Valutare l’impatto degli snoRTs sul fenotipo delle cellule tumorali, anche in relazione alla loro capacità di modulare l’attività di proteine coinvolte nella tumorigenesi. Il progetto potrà chiarire il ruolo di una nuova classe di RNA non codificanti nel controllo post-trascrizionale dell’espressione genica. Ci aspettiamo di infatti di identificare nuovi meccanismi di regolazione mediati dagli snoRTs nel citoplasma, di definire la loro rilevanza come modulatore dell’attività ribosomiale e della modifica dell’rRNA e di delineare il potenziale ruolo degli snoRTs come biomarcatori o bersagli terapeutici nel carcinoma mammario. Questa ricerca potrebbe portare alla scoperta di un meccanismo finora trascurato ma potenzialmente cruciale nella regolazione genica, con importanti implicazioni per la diagnosi e il trattamento del tumore della mammella.
Risultati raggiunti
Per molti anni si è ritenuto che una parte del nostro materiale genetico avesse il solo compito di produrre proteine, mentre altre molecole di RNA svolgessero esclusivamente funzioni di supporto. Oggi sappiamo che gli RNA non codificanti rappresentano un'importante classe di regolatori dei processi cellulari e possono avere un ruolo fondamentale nello sviluppo di diverse malattie, incluso il cancro. Questo progetto si è concentrato su una nuova classe di RNA non codificanti, chiamati snoRNA-retaining transcripts (snoRTs). Queste molecole derivano da particolari RNA che trattengono al loro interno sequenze di piccoli RNA nucleolari (snoRNA). I nostri studi precedenti avevano dimostrato che i snoRTs sono abbondanti nelle cellule, si trovano nel citoplasma, interagiscono con i ribosomi – le strutture responsabili della produzione delle proteine – e sono associati a caratteristiche del tumore della mammella. Tuttavia, non erano ancora chiari i meccanismi con cui vengono prodotti e il loro ruolo biologico. I risultati del progetto hanno permesso di chiarire diversi aspetti fondamentali. Innanzitutto, abbiamo dimostrato che la formazione dei snoRTs dipende dalla presenza della sequenza dello snoRNA e dalla sua interazione con la proteina DKC1, un enzima coinvolto nella modifica di diversi tipi di RNA. Al contrario, il processo di avvio della sintesi delle proteine non risulta necessario per la loro produzione. Questi dati hanno permesso di identificare i principali meccanismi responsabili della biogenesi dei snoRTs. Abbiamo inoltre studiato la funzione di queste molecole nelle cellule. I risultati mostrano che la riduzione dei livelli di snoRTs altera alcune modifiche chimiche dell'RNA ribosomiale, in particolare la pseudouridilazione, un processo importante per il corretto funzionamento dei ribosomi. Questa alterazione si traduce in cambiamenti nella sintesi globale delle proteine. Sebbene l'espressione dei snoRTs vari tra diversi tipi cellulari, i dati suggeriscono che queste molecole contribuiscano al mantenimento del corretto funzionamento dell'apparato di traduzione. Un ulteriore obiettivo del progetto era comprendere il ruolo dei snoRTs nel tumore della mammella. Gli esperimenti condotti su linee cellulari di carcinoma mammario hanno evidenziato che la riduzione dei snoRTs diminuisce la capacità delle cellule tumorali di proliferare e di formare nuove colonie, due caratteristiche strettamente associate alla crescita del tumore. Inoltre, i risultati indicano una possibile relazione tra l'attività dei snoRTs e il recettore degli estrogeni, uno dei principali fattori biologici che influenzano la diagnosi e il trattamento di molti tumori della mammella. Nel complesso, questo progetto ha contribuito a identificare una nuova classe di RNA regolatori con un ruolo finora sconosciuto nel controllo della sintesi proteica e della biologia delle cellule tumorali. Queste scoperte ampliano le conoscenze sui meccanismi molecolari che regolano il funzionamento delle cellule e aprono nuove prospettive per lo sviluppo di biomarcatori utili alla diagnosi e alla prognosi, nonché di future strategie terapeutiche per il tumore della mammella. I risultati ottenuti sono stati diffusi attraverso pubblicazioni scientifiche e presentazioni a congressi nazionali e internazionali, contribuendo alla crescita delle conoscenze nel campo degli RNA non codificanti e favorendo il trasferimento dei risultati alla comunità scientifica.Dettagli del progetto
Responsabile scientifico: Lorenzo Montanaro
Strutture Unibo coinvolte:
Dipartimento di Scienze Mediche e Chirurgiche
Coordinatore:
ALMA MATER STUDIORUM - Università di Bologna(Italy)
Contributo totale di progetto: Euro (EUR) 189.175,00
Contributo totale Unibo: Euro (EUR) 98.003,00
Durata del progetto in mesi: 24
Data di inizio
28/09/2023
Data di fine:
26/02/2026
