Molteplici funzioni della proteina “Fragile X mental retardation Protein” nella regolazione dell’espressione genica

La proteina FMRP (Fragile X Mental Retardation Protein) è la causa principale della Sindrome dell’X Fragile, la più comune forma di ritardo mentale ereditario. FMRP è una proteina che lega gli RNA e può legare direttamente gli mRNA attraverso elementi o sequenze in cis (AU-rich sequences, G-quartet elements, kissing-complex) o indirettamente attraverso piccoli RNA non codificanti come BC1 o i microRNA. FMRP regola il metabolismo degli mRNA ed ha un ruolo importante nella traduzione di un messaggero e nella localizzazione di un mRNA ai dendriti. Durante il mio dottorato, ho studiato i possibili e molteplici meccanismi di FMRP nel regolare l’espressione genica. Nella prima parte della tesi, ho descritto un terza e nuova funzione regolatoria di FMRP nel controllare la stabilità di un mRNA. In topo, ho osservato che FMRP lega, in vivo, l’mRNA codificante per PSD-95, una molecola chiave che regola l’apprendimento e l’efficienza del segnale sinaptico. L’interazione si verifica nella regione 3’ non tradotta dell’mRNA di PSD-95 e permette d’incrementare la stabilità del messaggero. Inoltre, la stabilità è regolata in seguito all’attivazione dei recettori metabotropici del glutammato. Il controllo nella stabilità del mRNA di PSD-95 si verifica solo nell’ippocampo, questo risultato mostra per la prima volta che FMRP ha uno ruolo regolatorio in una specifica regione del cervello. Sebbene, ho osservato che l’mRNA di PSD-95 è sinapticamente localizzato in vivo, la localizzazione si verifica indipendentemente da FMRP. Attraverso questo studio, ho osservato che la regolazione della stabilità di un mRNA può contribuire a deficit cognitivi nei soggetti affetti dalla Sindrome dell’X Fragile. Nella seconda parte, ho descritto il possibile ruolo di FMRP nel pathway dei microRNA. I miRNA regolano l’espressione genica ed FMRP è stata trovata associata al complesso RISC. Tuttavia, la presenza e la funzione di questo complesso non è stata ancora descritta nel cervello. Nel mio laboratorio, prime evidenze sperimentali hanno osservato che FMRP non regola la maturazione e la distribuzione polisomale dei miRNA nel cervello. In seguito, ho eseguito uno studio traduzionale in cellule neuronali WT e Fmr1 KO trasfettate con un gene reporter per la EGFP che possiede dei siti di legame per let7c. L’analisi ha mostrato che FMRP non è coinvolto nella inibizione dell’espressione genica mediata da FMRP. Un’analisi biochimica mi hanno permesso di osservare che FMRP immunoprecipita con Ago2 in cervelli murini, ma i miRNA non sono presenti nello stesso complesso. Questo studio ha mostrato la presenza di un nuovo complesso dove FMRP e Ago2 potrebbero regolare specifici messaggeri con un pathway indipendente dai microRNA.