Investigating The Role Of the Cellular Prion Protein in Ca2+ Metabolism And Alzheimer's Disease

La proteina prionica cellulare (PrPC) è una glicoproteina di membrana altamente conservata nei mammiferi ed espressa abbondantemente nel sistema nervoso centrale. La cattiva reputazione attribuita a questa proteina nasce dalla sua capacità di convertirsi in un'isoforma conformazionale patologica (PrPSc), che è la componente principale del prione. Il prione è l'agente eziologico di malattie neurodegenerative fatali per l'uomo e per gli altri animali conosciute come malattie prioniche (Prusiner, 1998). Tuttavia rimangono ancora da capire sia il meccanismo attraverso cui PrPSc causa neurodegenerazione, sia la funzione fisiologica di PrPC. L'uso di svariati modelli animali e cellulari ha attribuito numerose funzioni a PrPC, suggerendo che essa sia coinvolta in numerosi processi cellulari, quali adesione, migrazione, proliferazione e differenziamento, mediante interazioni con partner extracellulari e di membrana, e/o partecipando a vie di segnalazione cellulare. Un'ipotesi plausibile che potrebbe spiegare questo comportamento poliedrico, è che PrPC sia coinvolta nella regolazione dell'omeostasi del Ca2+, il secondo messaggero che è anch'esso in grado di controllare un gran numero di processi fisio-patologici che vanno dalla sopravvivenza alla morte della cellula. Uno dei principali argomenti affrontati in questa tesi riguarda per l'appunto la possibile regolazione dell'omeostasi di Ca2+ da parte di PrPC. Lo studio è stato condotto confrontando i flussi locali di Ca2+ in colture primarie di neuroni granulari cerebellari (NGC) ottenuti da topi privi di PrPC o esprimenti la proteina, a seguito dell'applicazioni di stimoli opportuni. Per il monitoraggio del Ca2+ si è impiegata la sonda Ca2+-sensibile equorina indirizzata a specifici comparti cellulari (membrana plasmatica, citosol, lume del reticolo endoplasmico e matrice mitocondriale). Si è trovato che, rispetto ai neuroni esprimenti la PrPC, l'assenza della proteina comporta alterazioni dei flussi locali di Ca2+, così suggerendo che PrPC possa far parte dei sistemi che proteggono il neurone dall'accumulo tossico di Ca2+. Per quanto riguarda i meccanismi molecolari attraverso cui PrPC controlla l'omeostasi del Ca2+, si è scoperto che questo potrebbe essere realizzato mediante la modulazione delle vie di segnalazione dipendenti dalle chinasi p59Fyn e p42/p44-ERK. Un altro tema di studio oggetto di questa tesi si collega a dati recenti che hanno evidenziato come la PrPC possa legare con alta affinità i peptidi Abeta implicati della malattia di Alzheimer. La possibilità che queste interazioni alterino la plasticità sinaptica è, tuttavia, molto dibattuta. Pertanto, dal momento che il Ca2+ è finemente coinvolto in questo processo, si è voluto esplorare se la presenza dei peptidi Abeta influisca sui flussi di Ca2+ in maniera dipendente da PrPC. A tal scopo si sono usate sia le strategie sia i modelli cellulari sopra descritti. I risultati ottenuti hanno dimostrato che l'incubazione dei neuroni con oligomeri Abeta causa l'influsso di Ca2+ nella cellula dopo attivazione della via nota come "store-operated Ca2+ entry", e che questo processo potrebbe avvenire mediante l'attivazione di p59Fyn dipendente da PrPC.