Analisi degli effetti della composizione del cibo sulla capacità di DJ-1 di modulare l'autofagia in Drosophila melanogaster

L’elaborato riguarda la comprensione degli effetti della composizione del cibo sulla capacità della proteina DJ-1 di modulare l’autofagia nell’organismo modello Drosophila melanogaster. L’autofagia è un meccanismo che risulta compromesso in diverse patologie umane, incluse malattie neurodegenerative, tumori e disturbi metabolici. La comprensione del ruolo di DJ-1 nella regolazione del processo autofagico può fare chiarezza sui meccanismi cellulari alla base di tali patologie. DJ-1 è una proteina codificata dal gene PARK7 (o DJ-1) coinvolta in diversi processi cellulari, tra cui regolazione trascrizionale e mantenimento dell’omeostasi mitocondriale, oltre a svolgere attività di chaperone, di proteasi e di scavenger verso specie reattive dell’ossigeno (ROS). La rilevanza di questa proteina è anche confermata dal fatto che una perdita o compromissione della sua attività sono correlate a una forma genetica della Malattia di Parkinson. Malgrado gli sforzi della ricerca scientifica per caratterizzare il ruolo di questa proteina, la precisa funzione di DJ-1 non è ancora stata completamente chiarita. Per questo motivo, il nostro laboratorio si è occupato della caratterizzazione dell' attività di DJ-1 in vivo, grazie all’utilizzo di Drosophila melanogaster. In questo organismo modello è stato precedentemente dimostrato che DJ-1 partecipa al mantenimento dell'omeostasi mitocondriale e alla regolazione della corretta attività autofagica. Inoltre, si è osservato che l'attività di DJ-1 influisce sulle importanti vie di segnale molecolare che sono coinvolte nei meccanismi di comunicazione organello-organello, nello specifico, tra mitocondri e lisosomi, a conferma del ruolo di questa proteina a livello di diversi compartimenti cellulari. In particolare, il nostro laboratorio ha osservato il coinvolgimento di DJ-1 nella regolazione del pathway modulato dalle chinasi AMPK e mTOR. Considerando che sia l’attività di mTOR che l’autofagia sono fortemente regolati dalla disponibilità di nutrienti, in particolare di aminoacidi, è stato ipotizzato che DJ-1 potesse essere coinvolta nella regolazione del metabolismo degli aminoacidi, modulando la concentrazione cellulare di queste molecole e, di conseguenza, l’autofagia. A conferma di questa ipotesi, è stato anche osservato che moscerini KO per la proteina DJ-1 risultano essere più sensibili e meno resistenti al digiuno rispetto ad organismi Wild Type. La condizione di digiuno, infatti, è uno stimolo noto per indurre fortemente l'autofagia, che viene attivata laddove la disponibilità di nutrienti diminuisce, per ripristinare i nutrienti di cui la cellula necessita. Questo dato rappresenta una conferma del coinvolgimento di DJ-1 nella risposta a questo tipo di stress e, per esteso, nella regolazione autofagica. Per comprendere se ci fosse una relazione tra l'attività di DJ-1 e la concentrazione di aminoacidi, è stato pensato di far nascere moscerini in pappe specifiche, rispettivamente senza aminoacidi e senza carboidrati, e di sottoporle successivamente a digiuno, al fine di comprendere se le differenze di sopravvivenza che si osservano tra moscerini KO per DJ-1 e moscerini Wild-Type permangono o risultano variate. Verranno discussi risultati e saranno prese in considerazione diverse ipotesi di interpretazione. In conclusione, è possibile accogliere lo scenario secondo cui gli aminoacidi sono coinvolti durante i meccanismi cellulari messi in atto nel periodo di digiuno. L’interpretazione non risulta semplice, ma è possibile che i controlli riescano a adattare strategie più efficaci di recupero di nutrienti grazie alla presenza di DJ-1, a conferma della sua implicazione nella degradazione di aminoacidi. Verranno prese in considerazione, all’interno della conclusione, vie alternative o ipotesi di sperimentazioni future per corroborare i risultati ottenuti da questi esperimenti e supportare i dati acquisiti.