Le ricerche vertono sulle alterazioni della
glicosilazione di membrana in condizioni patologiche e sul loro
significato funzionale. In particolare:
1) vengono studiati i meccanismi molecolari
che portano ad una alterata espressione di glicosiltransferasi in
determinate neoplasie e le conseguenze di queste alterazioni sul
fenotipo della cellula neoplastica. Il modello sperimentale per
questi studi è costituito da linee cellulari umane, derivate
principalmente da tumori del colon e della vescica, modificate
geneticamente per inserzione di geni di glicosiltrasferasi.
2) lo studio delle alterazioni della
glicosilazione in cellule apoptotiche ha rivelato che queste
acquisiscono selettivamente vitronectina dall'ambiente
extracellulare, il che contribuisce ad alterarne il
glicofenotipo.
3) vengono studiate le alterazioni nei
meccanismi di glicosilazione delle glicoproteine sieriche nel corso
dell'invecchiamento.
La glicosilazione rappresenta una delle più importanti e frequenti
modificazioni postraduzionali delle proteine. Le strutture
glicidiche presenti sulle glicoproteine di membrana sono il
prodotto dell'azione coordinata di decine di diverse
glicosiltrasferasi. Il processo di glicosilazione è spesso alterato
in condizioni patologiche, tra cui il cancro e porta
all'espressione di strutture glicidiche anormali sulle membrane e
sulle secrezioni delle cellule tumorali. Queste strutture
glicidiche tumore-associate sono importanti per almeno due motivi:
in primo luogo perchè possono essere utilizzate come marcatori di
progressione neoplastica (l'esempio più noto è fornito
dall'antigene CA19.9, noto anche come sialyl Lewis a); in secondo
luogo la loro espressione può modificare il fenotipo delle cellule
tumorali.
Per quanto riguarda
la glicosilazione nel cancro, la nostra ricerca si sviluppa nelle
seguenti direzioni:
1) Studio dei meccanismi molecolari che portano alla biosintesi di
strutture glicidiche tumore-associate;
2) Studio degli effetti della espressione di antigeni glicidici
tumore-associati sul fenotipo delle cellule tumorali;
1). La
2,6-sialiltransferasi (ST6GAL1) è l'enzima che monta l'acido
sialico con legame 2,6- sulle catene N-linked delle glicoproteine.
Questo enzima è spesso sovraespresso nelle cellule neoplastiche
perché la trascrizione del gene che lo codifica è sotto il
controllo della via di segnalazione RAS. Negli anni precedenti
abbiamo descritto i meccanismi di trascrizione che portano alla
sovraespressione di questo enzima e delle catene glicidiche da esso
sintetizzate nei tumori colici ed epatici. L'antigene glicidico Sda
e la b1,4 N-acetilgalactosaminiltrasferasi (B4GALNT2) che lo
sintetizza sono espressi nella mucosa del colon normale ma sono
fortemente ridotti nel colon tumorale, mentre l'antigene sialyl
Lewis x (un ligando per le molecole di adesione cellulare della
famiglia delle selectine che svolge un ruolo fondamentale nel
processo di metastatizzazione) è maggiormente expresso nel tessuto
tumorale. Abbiamo dimostrato che questa modificazione, associata
alla malignità dipende dall'espressione della fucosiltrasferasi 6 e
dalla sottoespressione della B4GALNT2.
2. Gli effetti
dell'espressione di antigeni glicidici tumore-associati sul
fenotipo delle cellule tumorali possono essere studiati forzando
l'espressione di specifiche glicosiltrasferasi in linee cellulari
mediante tecniche di trasferimento genico. Ciò può essere fatto
mediante trasfezione del gene di interesse inserito in un vettore
di espressione plasmidico o, in modo più efficiente, attraverso la
trasduzione retrovirale. Usando l'una o l'altra procedura abbiamo
ottenuto negli anni scorsi linee cellulari di tumore del colon che
sovraesprimevano ST6GAL1 o B4GALNT2 e linee di cancro alla vescica
che sovraesprimevano le sialiltrasferasi ST3GAL1 o ST6GALNAC1.
Abbiamo riportato che la sovraespressione di ST6GAL1 porta ad una
maggiore aderenza delle cellule a substrati extracellulari, come
fibronectina e collagene IV e altera la morfologia della cellula.
Nel cancro alla vescica, le caratteristiche fenotipiche in coltura
risultano alterate in cellule che esprimono ST3GAL1 o ST6GALNAC1,
mentre in campioni di cancro vescicale l'espressione degli antigeni
sintetizzati dai due enzimi si accompagna all'espressione di
precisi parametri clinici e di risposta alla terapia.
Per quanto riguarda
le alterazioni della glicosilazione nell'apoptosi, abbiamo
osservato che le cellule apoptotiche, ma anche quelle in necrosi
primaria, diventano reattive con la lectina da Sambucus
nigra che si lega a strutture 2,6-sialilate. Abbiamo stabilito
che ciò non dipende da un'alterazione dei meccanismi di
glicosilazione cellulare associati all'apoptosi, ma piuttosto
dall'acquisizione selettiva di vitronectina (una proteina ricca di
strutture 2,6-sialilate) dal microambiente extracellulare. Il
significato biologico di questa modificazione è oggetto di
studio.
Nell'invecchiamento, l'apparato di
glicosilazione dei diversi organi e tessuti, in particolare del
fegato e dei linfociti, va incontro a diverse modificazioni che
portano a variazioni nel glicofenotipo di proteine plasmatiche. Lo
studio che abbiamo intrapreso è finalizzato a studiare i livelli di
espressione di glicosiltrasferasi plasmatiche in soggetti di
diversa età e a correlarli con parametri di tipo infiammatorio e
funzionale e con i livelli di glicosilazione di proteine
plasmatiche.
