Identificazione e caratterizzazione di geni nucleari responsabili di malattie mitocondriali umane

Le malattie mitocondriali (mt) sono causate da difetti del metabolismo energetico, e in particolare della fosforilazione ossidativa (OXPHOS). A causa del suo duplice contributo genetico, i difetti della OXPHOS possono essere dovuti a mutazioni del mtDNA o di geni nucleari. In contrasto con le notevoli conoscenze sui difetti genetici del mtDNA, il numero di geni nucleari coinvolti in difetti della OXPHOS è ancora piuttosto scarso, e le basi genetiche di molte sindromi rimangono tuttora ignote, particolarmente nella patologia OXPHOS dell’età pediatrica, in cui mutazioni del mtDNA sono molto meno frequenti che nella patologia degli adulti. Gli scopi del nostro progetto sono: (1) identificare nuovi geni malattia nucleari; (2) studiarne la patogenesi per mezzo di modelli cellulari e animali. Il primo obiettivo sarà perseguito mediante studi di linkage o complementazione funzionale su famiglie e cellule con difetti OXPHOS. L’identificazione di loci malattia sarà seguita dalla ricerca mutazionale in geni candidati. Il secondo obiettivo sarà perseguito mediante. (1) l’allestimento di modelli knock-out murini e di drosofila per Surf1, un gene assemblatore del complesso IV, frequentemente coinvolto nella sindrome di Leigh; (2) l’allestimento di modelli mutranti murini e di lievito per ANT1 e POLG1, due geni malattia che determinano l’accumulo di delezioni multiple del mtDNA nell’uomo; (3) l’allestimento di altri modelli knockout in drosofila per geni assemblatori del complesso IV e per Twinkle, un’altro gene associato a delezioni multiple; (4) la caratterizzazione dei profili di espressione in linee cellulari con difetti OXPHOS da pazienti e topi knockout. Ciò che ci attendiamo è di (i) progredire nella comprensione delle basi genetiche delle malattie mitocondriali; (ii) ottenere modelli in vivo che riproducano fenotipi umani da difetto OXPHOS, per comprenderne meglio la patogenesi; (iii) ottenere strumenti e substrti per l’allestimento di terapie sperimentali razionali.