La microcefalia primaria (MCPH) è una grave condizione neurologica caratterizzata da una riduzione delle dimensioni del cervello, dovuta principalmente a un numero ridotto di neuroni. Questo deficit deriva da alterazioni nell'equilibrio delicato tra proliferazione, differenziamento e morte cellulare, essenziali per il corretto sviluppo cerebrale. Per comprendere i meccanismi molecolari condivisi alla base della MCPH, questo studio utilizzerà una combinazione di modelli di Drosophila e mammifero, oltre a sistemi in vitro di organoidi cerebrali umani.
Ipotesi di lavoro: L'ipotesi è che le proteine associate alla MCPH svolgano ruoli interconnessi durante lo sviluppo cerebrale, tra cui il mantenimento della stabilità genomica, la corretta regolazione temporale dell'espressione genica e il mantenimento di un giusto equilibrio nelle decisioni di destino cellulare. Il progetto è strutturato in quattro obiettivi principali, che si prevede possano approfondire la conoscenza meccanicistica, identificare nuovi marker prognostici e possibilmente rivelare strategie terapeutiche.
Obiettivo 1: Studio del mantenimento dell'integrità del DNA/cromosomi come meccanismo centrale della MCPH. La maggior parte dei geni associati alla MCPH codifica per proteine coinvolte nella mitosi, una funzione conservata evolutivamente da Drosophila agli esseri umani. Dati preliminari suggeriscono che queste proteine siano cruciali anche per il mantenimento della stabilità genomica. Verranno analizzate sistematicamente le conseguenze della riduzione dell'espressione di geni associati alla MCPH in diversi sistemi modello, tra cui colture cellulari umane, organoidi cerebrali, tessuto cerebrale larvale di Drosophila e cellule coltivate. Questo studio mira ad ampliare la comprensione della stabilità genomica come caratteristica unificante della MCPH.
Obiettivo 2: Identificazione di nuovi geni candidati per la MCPH.Diversi geni, non associati alla MCPH tramite evidenze mutazionali, sono stati implicati nella funzione del centrosoma e/o nella progressione mitotica, analogamente ai geni MCPH noti. Sarà analizzato se questi geni siano necessari anche per prevenire il danno al DNA.
Obiettivo 3: Valutazione dei geni MCPH nel mantenimento della corretta conformazione della cromatina. Una corretta conformazione della cromatina è essenziale per garantire un'espressione genica adeguata e mantenere la stabilità genomica. Alterazioni nell'architettura nucleare e nei modelli di modifica degli istoni possono essere meccanismi alla base dell'apoptosi. Inoltre, tali alterazioni potrebbero influenzare la dinamica delle cellule del sistema nervoso centrale durante lo sviluppo, modificando l'espressione dei geni associati alla MCPH. Verranno analizzati i cambiamenti epigenetici indotti dall'inattivazione dei geni MCPH per chiarire un possibile ruolo di questi meccanismi nell’insorgenza della patologia.
Obiettivo 4: Identificazione e caratterizzazione funzionale delle proteine interagenti con Asp/Aspm e Dck/CIT. Per contribuire alla comprensione dei meccanismi comuni della MCPH, intendiamo identificare le reti di interazione di Asp/Aspm e Dck/CIT due importanti fattori della MCPH.