Coinvolgimento delle MAPK nella segnalazione dello stress durante il ciclo blastogenetico dell'ascidia coloniale Botryllus schlosseri.

Le mitogen-activated protein kinases (MAPKs) sono enzimi ubiquitari nelle cellule eucariote, responsabili della fosforilazione degli amminoacidi serina o treonina di specifiche proteine bersaglio che vengono in questo modo attivate, garantendo il progredire della trasduzione del segnale innescata da un ligando riconosciuto dalle cellule. Tre famiglie di MAPK agiscono come importanti punti di controllo nella cascata fosforilativa: extracellular signal-regulating kinases (Erk1/2) coinvolte prevalentemente nella proliferazione cellulare, c-Jun N-terminal kinases o stress activated protein kinases (JNK o SAPK1/2/3) e gli enzimi p38, che regolano preferenzialmente fenomeni infiammatori. Per questo studio è stato scelto come organismo modello Botryllus schlosseri, un cordato invertebrato, marino, coloniale, appartenente al subphylum dei Tunicati. Questo animale è capace di riprodursi sia per via sessuata sia asessuata. Ogni settimana, a 19°C, va incontro ad un cambio di generazione, noto come take over, in cui gli zoidi (gli individui adulti della colonia) chiudono i loro sifoni (la colonia smette momentaneamente di alimentarsi), vengono progressivamente riassorbiti e rimpiazzati dalle loro gemme primarie, che a loro volta portano delle gemme secondarie. A completamento del take over, le gemme primarie apriranno i loro sifoni diventando la nuova generazione di zoidi. Gli immunociti circolanti nell’emolinfa svolgono un ruolo chiave nella regolazione di questo ciclo. Durante il take over, si osserva una diffusa apoptosi nelle cellule degli zoidi adulti che vengono endocitate dai fagociti circolanti infiltrati nei tessuti in regressione. La loro attività è associata ad un aumento del consumo di ossigeno (respiratory burst) che comporta un incremento dello stress ossidativo. La colonia, quindi, per preservare gli zoidi della nuova generazione deve adottare meccanismi di difesa che comportano un aumento di trascrizione di geni antiossidanti. In questi processi, le MAPK possono intervenire guidando le vie di segnalazione dello stress. Obiettivo di questo studio è stato pertanto quello di valutare l’importanza delle MAPK nel controllo del ciclo blastogenetico coloniale di B. schlosseri, utilizzando inibitori specifici per le tre famiglie delle MAPK (PD98059 vs Erk; SP600125 vs JNK; SB202190 vs p38), microiniettati direttamente nella circolazione di B. schlosseri a partire dalle ampolle, terminazioni a fondo cieco del sistema circolatorio coloniale che scorre entro la tunica comune. Gli effetti della microiniezione sono stati valutati sia in termini di variazione dell’espressione genica, sia in termini di modificazioni nella morfologia della colonia a seguito dell’uso prolungato di ciascuno dei tre inibitori. Per lo scopo di questa ricerca si è analizzato un gruppo di geni coinvolti nella protezione dallo stress ossidativo di B. schlosseri, in particolare glutatione sintetasi (GS), glutatione perossidasi (GPX5), superossido dismutasi (SOD), ed i geni delle proteine responsabili della formazione degli stress granules (TIAR e TTP). Dai risultati ottenuti tramite quantitative real time PCR si osserva che, a metà del ciclo blastogenetico, l’uso dell’inibitore per Erk causa un calo statisticamente significativo nei livelli di trascrizione per quasi tutti i geni rispetto ai controlli, suggerendo un maggior coinvolgimento di questi geni nella proliferazione cellulare piuttosto che nella risposta allo stress. Tra gli inibitori utilizzati quello che causa maggiori danni morfologici è proprio PD98059, che dopo una settimana di microiniezione comporta il blocco del ciclo con l’arresto della formazione delle gemme e quindi della possibilità della colonia di rigenerarsi. I risultati ottenuti indicano che, in generale, le vie di segnalazione guidate dalle MAPK sono conservate anche nei tunicati e che, tra queste, Erk è fondamentale per consentire il progredire il ciclo blastogenetico di B. schlosseri.