Fondazione per l'Avanzamento delle Ricerche in Medicina Molecolare - ONLUS

Sindrome dell’ X fragile


Il ruolo dei fattori del riparo del DNA nella sindrome dell’ X fragile

      fondazione terzo settore  Progetto realizzato con il contributo di Fondazione Roma-Terzo Settore

x fragile

La Sindrome dell' X Fragile o Sindrome di Martin Bell è una malattia dello sviluppo neurologico che si manifesta con ritardo mentale di grado variabile e spesso si associa ad anomalie comportamentali come irrequietezza, instabilità psicomotoria e incapacità a fissare l'attenzione. La malattia è dovuta ad una mutazione del gene FMR1 con consequenza scomparsa della proteina FMRP e deregolazione dei numerosi geni che dipendono da questo fattore.

La mutazione, che consiste nell'espansione della tripletta nucleotidica CGG•CCG presente nella regione regolatrice del gene (5’UTR), è generata con un meccanismo particolare che non è ancora completamente compreso. E’ noto che nei soggetti normali il numero di triplette CGG•CCG si mantiene stabile per generazioni e non supera il numero di 55

Se il numero di triplette è compreso tra 56 e 200, si passa ad uno stato di pre-mutazione, la regione genica diventa instabile e può facilmente evolvere nella mutazione conclamata. In questo caso, le numerose “CpG islands” presenti nella regione del promotore del gene, vengono metilate con conseguente abolizione della trascrizione e comparsa della patologia. Il soggetto pre-mutato e generalmente sano, ma anche se raramente, sono state descritte associazioni a condizioni patologiche che, tra l’altro, differiscono nettamente tra i sessi: in soggetti maschi si può avere la FXTAS (fragile X-associated tremor/ataxia syndrome)

Nonostante i notevoli progressi, molti sono gli interrogativi che aspettano una risposta. Solo attraverso una conoscenza approfondita dei meccanismi molecolari che sono alla base della mutazione ci possono far sperare di sviluppare una terapia efficace delle patologie associate alla deregolazione del gene FMR1.

Razionale

La sindrome dell’X Fragile deve il suo nome al fatto che se le cellule di paziente vengono coltivate in condizioni che inibiscono la sintesi delle pirimidine (ad esempio in presenza di fluorodesossiuridina) si manifesta il sito fragile FRAXA. I siti fragili, visualizzati al microscopio, appaiono come interruzioni o costrizioni della cromatina che predispongono i cromosomi a delezioni e traslocazioni. In uno studio risposta che abbiamo condotto in collaborazione con il laboratorio di K. Usdin (NIH, Bethesda, USA), abbiamo osservato che ci sono almeno due forme di fragilità nel locus dell’X Fragile. Una indotta dalla FdU e l’altra che si presenta spontaneamente (Kumari et al., 2009). Abbiamo inoltre dimostrato che ATR, una proteina fondamentale nel regolare la risposta al danno al DNA è coinvolta nel proteggere il genoma nella fragilità cromosomica indotta da FdU. Inoltre, ATM, una proteina correlata ad ATR il cui ruolo specifico è il riparo delle rotture della doppia elica (“double strand breaks”), è coinvolta nel proteggere il genoma contro le forme spontanee di fragilità. Queste scoperte gettano nuova luce sui meccanismi molecolari responsabili dei siti fragili, ma è necessario intraprendere ulteriore studi per la comprensione completa di questi processi.

E’ interessante notare che ATM ed ATR svolgono un ruolo importante nella formazione di un telomero stabile. I telomeri, strutture complesse che sigillano l’estremità dei cromosomi, hanno molte attinenze con i siti fragili. Essi sono normalmente soggetti ad un accorciamento progressivo che, al raggiungimento di una lunghezza critica espone la cellula ad eventi ricombinazionali indesiderati. Un’altra indicazione che associa il sito fragile X ai telomeri l’osservazione che la lunghezza dei telomeri è ridotta in soggetti con gene FMR1 premutato (Jenkins E.C et al. 2008). Pertanto, riteniamo che uno studio coordinato riguardante sia la regione del FRAXA che del telomero sia di particolare valore per la comprensione dei meccanismi molecolari che sono alla base della fragilità cromosomica.

Lo scopo principale di questo progetto è quello di portare un contributo significativo nella comprensione dei meccanismi molecolari che sono alla base della Sindrome dell’X Fragile e dei disturbi associati alla premutazione del gene FMR1 In particolare si cercherà di stabilire il ruolo specifico di ATM ed ATR e dei loro partner molecolari nel mantenimento della stabilità genomica della regione terminale del cromosoma X.

La complessità dell'argomento non lascia prevedere che questo risultato sia ottenibile in tempi brevi. Ciò premesso, il progredire delle conoscenze può indurre ad intraprendere percorsi terapeutici che, anche se non risolutivi, possono significativamente migliorare la qualità della vita dei pazienti di Sindrome dell' X Fragile così come delle patologie collegate alla premutazione. Per fare un esempio, da un nostro studio è risultato che la carnitina riduce la metilazione del locus genetico dell’X Fragile (Pascale et al. 2003). I trattamenti con questa sostanza risultano particolarmente benefici per i soggetti affetti. Inoltre dal progredire delle conoscenze può scaturire un nuovo strumento diagnostico rapido ed economico che, vista l’importanza di una diagnosi precoce della malattie, può essere di grande aiuto.