Rett Syndrome (RTT) is the leading cause of severe intellectual disability in female affecting 1:10000 females worldwide. Although its aetiology has been discovered almost twenty years ago with the identification of mutations in the X-linked gene MEPC2, the pathogenesis is still obscure. Cumulating evidence have highlighted main defects in neuronal cells, ranging from neuronal maturation to synaptic transmission, pinpointing the importance of neuronal signalling. A central determinant involved in neuronal signalling related to RTT defects is calcium, which regulates the activity of a plethora of calcium-dependent proteins involved in neuronal functions. The visin-like protein (VSNL) subfamily is a group of specific neuronal calcium sensors (NCSs) endowed with a calcium-myristoyl switch mechanism which allow to control different calcium-dependent process according to the subcellular localization of the proteins. Among these, VILIP-2 (visinin-like protein 2) also known as hippocalcin-like 4 (HPCAL4) is a Tdark gene whose function is unexplored. Evidence in literature together with our preliminary results supported a clear and robust downregulation of HPCAL4 mRNA in RTT indicating its possible involvement in the pathogenesis of this neurodevelopmental disorder.
With this project we aimed at investigating in depth the endogenous role of HPCAL4 in WT neurons and to clarify its link with neuronal dysfunctions associated to RTT.
We have initiated the project by defining HPCAl4 expression in WT developing and mature mouse brain and by comparing protein levels to those observed in RTT. Further, to identify HPCAL4 roles in WT neurons, we have analyzed its sub-cellular localization and regulation in primary hippocampal neurons in basal and activated conditions. Obtained results will be shown together with our preliminary studies aimed at identifying its role in WT neurons.
Studio di HPCAL4 e della sua interazione con MeCP2: identificazione e caratterizzazione di un nuovo possibile bersaglio terapeutico per il trattamento della sindrome di Rett
Il Calcio ha un ruolo fondamentale in tutte le cellule, in particolare nei neuroni dove la concentrazione di questo ione deve essere precisamente controllata per garantirne il corretto funzionamento. I difetti nella comunicazione fra neuroni, che si riscontrano spesso in diverse malattie neurologiche, possono derivare infatti dallo squilibrio della concentrazione del Calcio a causa di imperfetti meccanismi di controllo.
Nei neuroni c'è una proteina, chiamata HPCAL4, che sembra avere un ruolo importantissimo nella gestione del Calcio e che tuttavia, ad oggi, è ancora poco studiata e la cui funzione non è nota. La domanda che ci poniamo è questa: cosa fa questo sensore del Calcio in un neurone sano, sia durante lo sviluppo che in età adulta? E la sua quantità o la sua funzione (o entrambe) sono alterate e contribuiscono all'insorgenza di disturbi neurologici come quelli che caratterizzano le bambine con la sindrome di Rett?
Perché pensiamo che questa proteina sia coinvolta nell'insorgenza della sindrome di Rett? Quello che sappiamo, dai nostri dati preliminari, avvalorati anche dai primi studi resi possibili da questo progetto, è che neuroni (e cervelli), in cui è presente la mutazione che nell'uomo causa la malattia, esprimono meno il gene che codifica per HPCAL4 rispetto a neuroni e cervelli sani. Questa associazione suggerisce una relazione causale fra le due condizioni. In questi due anni vogliamo indagare a fondo quale sia il ruolo di questo sensore del Calcio e quale il suo contributo alla comunicazione fra neuroni sia in condizioni fisiologiche che patologiche. Se i nostri esperimenti dimostreranno che veramente questa molecola ha un ruolo importante nella comparsa di malattie del neurosviluppo, allora, studiandone i meccanismi d'azione nei neuroni sani e identificando quello che non funziona nei neuroni malati potremo cercare di sviluppare nuovi farmaci volti ad alleviare i sintomi delle bambine Rett e, potenzialmente anche di pazienti con altre malattie neurologiche.