Ingrandisci le singole cellule di mammifero in coltura in cui il TDP-43 è stato indotto ad aggregarsi. In questo sistema, le cellule producono TDP-43 fuso a una molecola fluorescente verde, per essere in grado di rilevare se la proteina forma granuli insolubili (punti fluorescenti verdi). La sonda RNA è etichettata con un tag fluorescente rosso. Il colore giallo, dato dalla sovrapposizione tra il verde del TDP-43 e il rosso della sonda RNA, significa che la sonda può cercare e trovare il suo bersaglio proteico nelle cellule vive, suggerendo che potrebbe essere utilizzata come strumento di rilevamento per tracciare il progresso dell'aggregazione del TDP-43 nella malattia. Blu:nuclei; verde:TDP-43; rosso:sonda RNA; giallo:sonda TDP-43+RNA. Credito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Un team di ricercatori dell'IIT-Istituto Italiano di Tecnologia (Istituto Italiano di Tecnologia) ha progettato in silico "sonde molecolari" in grado di tracciare l'andamento di una proteina che si comporta male in diverse malattie neurodegenerative, come la Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) e Demenza frontotemporale (FTD). Le sonde possono essere utilizzate per studiare il comportamento della proteina bersaglio in una cellula e sono state testate in collaborazione con Sapienza Università di Roma, Center for Genomic Regulation di Barcellona, Università di Edimburgo e Kings College London. Lo studio di ricerca è stato pubblicato inNature Communications.
Create dal gruppo "RNA Systems Biology" dell'IIT di Genova, le sonde sono costituite da molecole di RNA progettate al computer che si legano a una proteina associata alla neurodegenerazione denominata TDP-43. Questa proteina è presente in numerosi casi di Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA) e Demenza Fronto-Temporale (FTD), dove si aggrega creando blob proteici insolubili nelle cellule neurali, alterandone il metabolismo e la funzione.
Il team di ricerca è stato ispirato dalle interazioni naturali della proteina con le molecole di RNA per progettare sonde molecolari, chiamate "aptameri", letteralmente molecole fatte per adattarsi a un singolo bersaglio. Il loro obiettivo principale era ottenere un nuovo approccio per monitorare l'aggregazione delle proteine associate alla neurodegenerazione nei primissimi passaggi del processo.
"Utilizzando i nostri algoritmi, abbiamo progettato aptameri di RNA specifici per TDP-43 e li abbiamo usati insieme a tecniche di microscopia avanzate per seguire la transizione della proteina verso le sue forme aggregate", spiega Gian Gaetano Tartaglia, ricercatore principale dell'RNA System Biology Lab. "Possiamo identificare aggregati TDP-43 piccoli fino a 10 nanometri che, a nostra conoscenza, è la migliore risoluzione raggiunta finora durante la visualizzazione di aggregati proteici".
Ingrandisci le singole cellule di mammifero in coltura in cui TDP-43 è stato indotto ad aggregarsi. In questo sistema, le cellule producono TDP-43 fuso a una molecola fluorescente verde, per essere in grado di rilevare se la proteina forma granuli insolubili (verde fluorescente punti). La sonda RNA è etichettata con un tag fluorescente rosso. Il colore giallo, dato dalla sovrapposizione tra il verde del TDP-43 e il rosso della sonda RNA, significa che la sonda può cercare e trovare il suo bersaglio proteico nelle cellule vive, suggerendo che potrebbe essere utilizzata come strumento di rilevamento per tracciare il progresso dell'aggregazione del TDP-43 nella malattia. Blu:nuclei; verde:TDP-43; rosso:sonda RNA; giallo:sonda TDP-43+RNA. Credito:IIT-Istituto Italiano di Tecnologia
Questi aptameri potrebbero essere utilizzati per studiare, a livello molecolare, il fenomeno dell'aggregazione proteica anormale tipico di diverse malattie neurodegenerative e, quindi, aprirebbero la strada allo sviluppo di strumenti di diagnosi precoce per questi disturbi.
"Abbiamo dimostrato che gli aptameri di RNA possono essere utilizzati anche per tracciare il TDP-43 nelle cellule vive e in tempo reale, rilevando tutte le forme della proteina, da quella fisiologica solubile allo stato insolubile, passando per aggregati di dimensioni intermedie non rilevabili dallo standard approcci", aggiunge Elsa Zacco, ricercatrice capo del progetto. + Esplora ulteriormente
