Le mutazioni non senso sono alterazioni nei geni di un organismo che rendono i loro prodotti (proteine) privi del “senso” originale. Per contrastare gli effetti delle mutazioni non senso, chiamate anche mutazioni “stop”, nella cellula è presente un meccanismo di sorveglianza noto come Nonsense Mediated mRNA Decay (NMD: decadimento di mRNA mediato da nonsenso). Il sistema NMD ha il compito di degradare i “messaggeri” (gli mRNA) dell’informazione genetica, in cui a seguito di queste mutazioni non senso si generano dei segnali di terminazione prematura del loro messaggio (PTCs-premature termination codons: UGA, UAG, UAA), che comportano la sintesi di proteine tronche e non funzionanti. La “ricodifica” (read-through), anche parziale, di questi mRNA ha come effetto la sintesi della proteina corretta.
Lo studio di Altamura e colleghi si colloca nell’importante filone di ricerca inteso a comprendere i meccanismi e individuare le molecole in grado di ricodificare (sopprimere il messaggio di stop e riavviare la lettura del codice genetico) le mutazioni non senso (classe I in pazienti FC). In particolare, Altamura e colleghi (1) hanno valutato la capacità, normalmente poco rilevabile (2), dell’antibiotico tobramicina di stimolare la ricodifica di mutazioni non senso. A tale scopo i ricercatori si sono avvalsi di un sistema modello (il lievito Saccharomyces cerevisiae) che può essere facilmente manipolato in laboratorio. In particolare sono state utilizzate cellule di lievito dotate di un sistema di sorveglianza NMD sia funzionante sia compromesso.
Il principale risultato dello studio è la dimostrazione che la tobramicina può incrementare la sua capacità di “ricodifica” di mutazioni non senso quando il sistema di sorveglianza NMD non è funzionante. Quest’attività della tobramicina è simile a quella mostrata da altri antibiotici aminoglicosidici saggiati (es. Gentamicina), di cui è già nota l’attività in presenza del sistema NMD funzionante. Un altro risultato degno di considerazione, specialmente se sarà confermato in un sistema in vitro di cellule umane, è l’efficacia maggiore mostrata dalla tobramicina su uno dei tre messaggi di stop: UAG. La “ricodifica” di questo messaggio è maggiore di quella ottenuta utilizzando altri aminoglicosidi o molecole come l’Ataluren (PTC124) per cui è stata riportata capacità di “ricodifica” di mutazioni non senso (3).
Lo studio dei meccanismi e delle molecole in grado di “ricodificare” i messaggeri di mutazioni nonsenso è di grande interesse e può avere una potenziale ricaduta clinica per i pazienti affetti da Fibrosi Cistica che presentano mutazioni stop (di classe I). L’utilizzo di approcci per ‘indebolire’ il sistema di sorveglianza NMD è stato proposto nell’ottica di rallentare la degradazione dei messageri (mRNA) con mutazioni nonsenso e incrementarne la ricodifica ad opera di molecole/farmaci. Questo approccio non è certo privo di possibili effetti collaterali: indebolendo il sistema di sorveglianza potrebbero non essere degradati anche messaggeri (mRNA) mutati oggetto di necessaria degradazione (perché porterebbero ad effetti deleteri se tradotti erroneamente). Comunque, data la variabilità di funzionamento (4) del sistema di NMD (in alcuni soggetti può essere meno attivo che in altri) è ipotizzabile che la sua attenuazione non abbia effetti particolarmente dannosi. Questa variabilità di NMD potrebbe essere dunque potenzialmente sfruttata, come anche i risultati di Altamura e colleghi suggeriscono: nell’ambito dei pazienti FC con mutazioni stop sarebbero questi soggetti con NMD “debole” ad offrire un maggior “bersaglio” da correggere con la somministrazione di farmaci/molecole che in saggi in vitro hanno mostrato di essere dotati di capacità di ‘ricodifica’.
Riferimenti bibliografici:
1. Nicola Altamura, Rosa Castaldo, Alessia Finotti, Giulia Breveglieri, Francesca Salvatori, Cristina Zuccato, Roberto Gambari, Giulia Chiara Panin, Monica Borgatti. Tobramycin is a suppressor of premature termination codonsJournal of Cystic Fibrosis, In Press, Available online 27 March 2013.
2. Clancy JP, et al. No detectable improvements in cystic fibrosis transmembrane conductance regulator by nasal aminoglycosides in patients with cystic fibrosis with stop mutations. Am J Respir Cell Mol Biol. 2007 Jul;37(1):57-66.
3. Welch EM, et al. PTC124 targets genetic disorders caused by nonsense mutations. Nature. 2007 May 3;447(7140):87-91. Epub 2007 Apr 22
4. Linde L, Boelz S, Nissim-Rafinia M, Oren YS, Wilschanski M, Yaacov Y, Virgilis D, Neu-Yilik G, Kulozik AE, Kerem E, Kerem B. Nonsense-mediated mRNA decay affects nonsense transcript levels and governs response of cystic fibrosis patients to gentamicin.J Clin Invest. 2007 Mar;117(3):683-92.
Nota della Redazione
La pubblicazione di Altamura N e coll descrive i risultati dei progetti FFC 2/2010 e 1/2012 finanziati dalla Fondazione Ricerca FC.
I lettori potrebbero chiedersi se i risultati riferiti inducano a pensare a un uso pratico della tobramicina come farmaco in grado di agire direttamente sul difetto genetico delle mutazioni stop; oppure se possa essere dimostrata l’efficacia della tobramicina su qualche marcatore molto vicino al difetto genetico (es: test del sudore). Dobbiamo dire che siamo ancora in una fase precoce delle ricerche: esse non autorizzano conclusioni pratiche, dicono piuttosto che si stanno facendo passi avanti nella comprensione dei meccanismi d’azione delle mutazioni stop e della possibilità di correggerne l’effetto mediante farmaci. Questi complessi meccanismi, che si rivelano molto variabili a livello individuale, possono almeno in parte spiegare la risposta non omogenea dei pazienti al trattamento con Ataluren (PTC 124) ottenuta da uno studio clinico recentemente concluso.
