Le Shiga tossine 1 e 2 (Stx1 e Stx2, ribotossine) prodotte da alcuni ceppi di Escherichia coli rivestono un ruolo importante nella patogenesi di due malattie umane sostenute da questi batteri: la colite emorragica e la sindrome uremico-emolitica. Le Stx 1 e 2 sono glicosilasi che inattivano i ribosomi eucariotici rimuovendo una specifica adenina dell’RNA 28S della subunità maggiore del ribosoma. Questa stessa regione ribosomiale viene colpita anche da alcune ribotossine fungine come l’α-sarcina, prodotta dalla muffa Aspergillus giganteus. In questo caso però, la lesione ribosomiale avviene a un nucleotide di distanza e comporta la rottura diretta del filamento di RNA (attività ribonucleasica). Di recente è stato dimostrato che la Stx1 è in grado di rimuovere adenina anche dal DNA in cellule endoteliali umane in coltura (HUVEC): infatti nelle cellule intossicate oltre al blocco della traduzione, si osserva, nel DNA nucleare, l’accumulo di siti apurinici e conseguenti interruzioni a singolo filamento. Nessun dato è disponibile per la Stx2 che risulta essere clinicamente più rilevante della Stx1. Questa ricerca è stata intrapresa per verificare l’eventuale attività genotossica della Stx2 (caratterizzata da meccanismo d’inattivazione ribosomiale identico alla Stx1) nonché quella dell’α-sarcina (che similmente inattiva i ribosomi, ma con meccanismo diverso), e per chiarire il ruolo dell’attività genotossica delle tossine ribosomiali nella risposta apoptotica di cellule intossicate. I dati ottenuti possono essere così riassunti: i) le tre tossine inibiscono con pari efficacia la sintesi proteica; ii) esse sono in grado di indurre lesioni al DNA in vitro compatibili col loro meccanismo enzimatico d’azione iii) Stx1 e Stx2 inducono un significativo e quantitativamente simile livello di lesioni al DNA (valutate mediante la tecnica del “fast halo assay”) in cellule HUVEC. L’α-sarcina, al contrario, non induce alcun tipo di danno al DNA nelle stesse cellule, probabilmente per l’incapacità di penetrare il nucleo; iv) le due tossine batteriche promuovono una estesa risposta apoptotica successiva sia all’inibizione della sintesi proteica che all’induzione del danno al DNA, mentre l’α-sarcina - alle condizioni utilizzate in questo studio - non induce tale tipo di morte cellulare. I dati ottenuti suggerirebbero quindi che la genotossicità peculiare delle due ribotossine batteriche - e non dell’α-sarcina - legata alla loro attività glicosilasica e alla capacità di penetrare il nucleo, rappresenti un importante meccanismo in grado di contribuire alla massiva delezione cellulare osservata nel nostro sistema nonché, presumibilmente, un non secondario meccanismo patogenetico nelle infezioni sostenute da ceppi batterici di interesse clinico.

RUOLO DEL DANNO AL DNA NELLA RISPOSTA CITOTOSSICA INDOTTA DA TOSSINE RIBOSOMIALI IN CELLULE ENDOTELIALI UMANE IN COLTURA

SESTILI, PIERO;
2006

Abstract

Le Shiga tossine 1 e 2 (Stx1 e Stx2, ribotossine) prodotte da alcuni ceppi di Escherichia coli rivestono un ruolo importante nella patogenesi di due malattie umane sostenute da questi batteri: la colite emorragica e la sindrome uremico-emolitica. Le Stx 1 e 2 sono glicosilasi che inattivano i ribosomi eucariotici rimuovendo una specifica adenina dell’RNA 28S della subunità maggiore del ribosoma. Questa stessa regione ribosomiale viene colpita anche da alcune ribotossine fungine come l’α-sarcina, prodotta dalla muffa Aspergillus giganteus. In questo caso però, la lesione ribosomiale avviene a un nucleotide di distanza e comporta la rottura diretta del filamento di RNA (attività ribonucleasica). Di recente è stato dimostrato che la Stx1 è in grado di rimuovere adenina anche dal DNA in cellule endoteliali umane in coltura (HUVEC): infatti nelle cellule intossicate oltre al blocco della traduzione, si osserva, nel DNA nucleare, l’accumulo di siti apurinici e conseguenti interruzioni a singolo filamento. Nessun dato è disponibile per la Stx2 che risulta essere clinicamente più rilevante della Stx1. Questa ricerca è stata intrapresa per verificare l’eventuale attività genotossica della Stx2 (caratterizzata da meccanismo d’inattivazione ribosomiale identico alla Stx1) nonché quella dell’α-sarcina (che similmente inattiva i ribosomi, ma con meccanismo diverso), e per chiarire il ruolo dell’attività genotossica delle tossine ribosomiali nella risposta apoptotica di cellule intossicate. I dati ottenuti possono essere così riassunti: i) le tre tossine inibiscono con pari efficacia la sintesi proteica; ii) esse sono in grado di indurre lesioni al DNA in vitro compatibili col loro meccanismo enzimatico d’azione iii) Stx1 e Stx2 inducono un significativo e quantitativamente simile livello di lesioni al DNA (valutate mediante la tecnica del “fast halo assay”) in cellule HUVEC. L’α-sarcina, al contrario, non induce alcun tipo di danno al DNA nelle stesse cellule, probabilmente per l’incapacità di penetrare il nucleo; iv) le due tossine batteriche promuovono una estesa risposta apoptotica successiva sia all’inibizione della sintesi proteica che all’induzione del danno al DNA, mentre l’α-sarcina - alle condizioni utilizzate in questo studio - non induce tale tipo di morte cellulare. I dati ottenuti suggerirebbero quindi che la genotossicità peculiare delle due ribotossine batteriche - e non dell’α-sarcina - legata alla loro attività glicosilasica e alla capacità di penetrare il nucleo, rappresenti un importante meccanismo in grado di contribuire alla massiva delezione cellulare osservata nel nostro sistema nonché, presumibilmente, un non secondario meccanismo patogenetico nelle infezioni sostenute da ceppi batterici di interesse clinico.
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11576/2534380
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