Natalia Calonghi

9HSA è un prodotto di lipoperossidazione endogena identificato in diverse linee cellulari umane e murine. La somministrazione esogena di 9HSA in una linea di adenocarcinoma del colon umano (HT29) determina un blocco in G0/G1, caratterizzato da un aumento dei livelli di trascrizione di p21 con meccanismo p53 indipendente. Gli agenti che attivano la trascrizione di p21 mediante meccanismi p53 indipendenti, agiscono inducendo il legame di differenti fattori di trascrizione a specifici elementi attivi in cis, localizzati nel promotore di p21. Il sito Sp1-3 nel promotore di p21 è richiesto per l'induzione di p21 da agenti quali il TGF-beta, calcio, lovastatina, NGF e gli inibitori dell'istone deacetilasi HDAC1. L'acetilazione del core nucleosomale degli istoni è regolata dalle attività opposte delle acetiltranferasi (HATs) e delle deacetilasi istoniche (HDACs). Queste ultime catalizzano la rimozione di un acetile dal gruppo epsilon-amminico dei residui di lisina degli istoni H2A, H2B, H3 e H4. L'acetilazione delle proteine istoniche neutralizza la carica positiva dei residui di lisina e distrugge la struttura nucleosomale, permettendo l'unfolding del DNA associato e quindi l'accesso ai fattori di trascrizione e le modificazioni nell'espressione dei geni. Numerosi studi hanno evidenziato che gli inibitori della HDAC1 causano arresto del ciclo cellulare in G1 e/o in G2, apoptosi e/o differenziamento in tumori di diversa istogenesi. Le classi di inibitori dell'HDAC1 ad oggi identificati come potenziali agenti antitumorali includono: gli acidi grassi a corta catena (butirrato, fenilbutirrato, acido valproico), la trapoxina (TPX) e gli acidi idrossamici (acido idrossamico suberoilanilide (SAHA), la piroxammide, la tricostatina A (TSA) e gli acidi idrossamici con sostituenti ciclici analoghi della TPX o della apicidina). Tali agenti inducono in cellule HT29 effetti sovrapponibili a quelli indotti dall'acido 9HSA la cui attività di inibitore della HDAC1 è stata di recente dimostrata. La ricostruzione del modello 3D dell'enzima umano, ad oggi non ancora cristallizzato, e studi di docking hanno evidenziato che l'idrossiacido puo' interagire con il sito catalitico inibendone l'attivita'. L'inibizione di tale enzima determina in HT29 arresto della crescita con accumulo delle cellule nella fase G0/G1 del ciclo cellulare, aumento della trascrizione di p21WAF1 ma non di p27KIP1, e innesco di un programma di differenziamento verso un fenotipo benigno. Tali effetti sono associati ad una rapida acetilazione dell'istone H4 e di diverse isoforme di istoni della classe H3 non ancora caratterizzate. Dati preliminari hanno messo in evidenza che il trattamento con 9HSA modifica la capacità di interazione di HDAC1 con la ciclina D1. La sovraespressione di ciclina D1, presente in diversi tumori umani, e' coinvolta nella tumorigenesi e correlata allo sviluppo di metastasi. In tumori di diversa istogenesi, tra cui quello del colon, la sovrespressione di ciclina D1 avviene piuttosto ad opera di segnali oncogenici, che a causa di mutazioni o riarrangiamenti genici. I fattori oncogenici inducono l'espressione di ciclina D1 attraverso il legame con diverse sequenze di DNA nel promotore genico; tra questi ricordiamo Ras, Src, ErbB2, beta-catenina, le proteine STAT e l'antigene t di SV40. L'induzione di ciclina D1 dipende da fattori di crescita ed è finemente regolata nei livelli trascrizionali e nella sua compartimentazione cellulare. La proteina compare nella fase G1 precoce ed è rapidamente indotta in seguito a stimolazione con agenti mitogeni, mentre viene degradata quando questi vengono ridotti (14). In particolare l'aumento di ciclina D1 è indotto da fattori di crescita come EGF, IGF1, IGF2, o da fattori quali amminoacidi, l'acido lisofosfatidico, estrogeni, androgeni, acido retinoico, fattori secreti dagli adipociti e l'ormone gastrointestinale gastrina. Nel ciclo cellulare la ciclina D1 funge da regolatore della fosforilazione di pRb, mediante inibizione della sua attività di repressore trascrizionale attraverso la dissociazione dell'HDAC1. In seguito alla sua dissociazione da cdk4, la ciclina D1 è fosforilata sul residuo Thr286 dalla glicogeno sintetasi 3beta (GSK-3beta); questo rappresenta un meccanismo grazie al quale la proteina è traslocata fuori dal nucleo per indurre la sua degradazione proteasomica. Interessantemente, la ciclina D1 libera è ubiquitinata con un meccanismo che non richiede la fosforilazione sul residuo Thr286 da parte di GSK-3beta; ciò può suggerire l'esistenza di due differenti pool di ciclina D1, libera o legata alla cdk4, regolati in maniera diversa e con differenti funzioni. Più in dettaglio la ciclina D1 a livello nucleare controlla la crescita, il metabolismo e il differenziamento cellulari associandosi e regolando l'attività di più di 30 fattori di trascrizione, co-attivatori o co-repressori trascrizionali, che governano l'acetilazione istonica e l'assetto delle proteine rimodellanti la cromatina. Ad oggi il meccanismo meglio chiarito che coinvolge la ciclina D1 nell'apparato trascrizionale è quello attraverso cui la proteina è in grado di inibire il differenziamento degli adipociti tramite la repressione di PPARgamma (peroxisome proliferator-activated receptor gamma), attraverso il reclutamento dell'HDAC1 e istoni-metiltransferasi all'elemento di risposta di PPARgamma (PPARE) del promotore della lipoproteina lipasi (LPL). Studi recenti hanno evidenziato che la ciclina D1 coprecipita con HDAC1 e che l'interazione della ciclina D1 con le deacetilasi istoniche è funzionalmente rilevante, in quanto regola lo stato di acetilazione della lisina 9 dell'istone H3 nella cromatina prossima al PPARE del promotore LPL. PPARgamma è un recettore nucleare che forma un eterodimero con il recettore dell'acido retinoico e il complesso risultante si lega al PPARE dei promotori dei geni target. Nel colon l'espressione di PPARgamma varia lungo l'asse delle cripte, con i livelli più elevati nelle cellule postmitotiche che formano il lume intestinale. L'attivazione da ligando di tale recettore attenua la proliferazione in diverse linee cellulari e in alcuni casi l'inibizione della crescita si associa a differenziamento. L'inibizione della HDAC1 da 9HSA  puo' da un lato determinare modificazioni della cromatina mediante iperacetilazione di specifiche classi istoniche e dall'altro influire sull'accesso della ciclina D1 ai promotori da essa regolati, innescando precisi programmi di differenziamento e arresto della crescita.