Modulazione del segnale citochinico da parte di fattori trascrizionali STAT e di inibitori citochino-indotti.

Starting date
March 31, 2003
Duration (months)
24
Managers or local contacts
Bazzoni Flavia

Citochine e fattori di crescita sono essenziali per il corretto svolgimento di numerose funzioni dell’organismo, e sono gli elementi determinanti per il corretto funzionamento di sistemi quali lo sviluppo dell’organismo o l’immunità naturale e specifica.
A differenza dei recettori dei fattori di crescita, dotati di attività tirosin chinasica intrinseca, l’attività tirosin chinasica dei recettori delle citochine è mediata da tirosin chinasi citoplasmatiche associate al recettore (le chinasi della famiglia JAK)L’interazione con il ligando induce dimerizazione del recettore ed attivazione delle chinasi JAK ad esso associate, che a loro volta fosforilano in tirosina le porzioni citoplasmatiche del recettore stesso. Così fosforilati, questi residui fungono da siti di aggancio per i fattori di trascrizione noti come STATs (per Signal Transducers and Activators of Transcription). La fosforilazione delle STAT in tirosina determina la loro dimerizzazione e traslocazione nel nucleo, dove si legano a sequenze specifiche presenti nei promotori dei geni responsivi a questa via di trasduzione. E’ interessante notare che esiste un discreto grado di sovrapposizione nell’attivazione di distinti fattori della famiglia STAT da parte di diverse citochine, in quanto la stessa proteina STAT può essere attivata da citochine diverse, anche se con cinetiche ed intensità specifiche per ciascuno stimolo. Tra le citochine che mostrano questa attività comune, gli Interferoni di tipo I e II, le citochine che condividono la subunità gp130 del recettore, tipo IL-6, LIF e OM, e l’IL-10 sono tutte in grado di attivare sia STAT1 che STAT3.Le risposte infiammatorie sono strettamente controllate e modulate dall’azione di citochine e mediatori pro- e anti-infiammatori. La perdita di questa omeostasi è determinante per l’insorgere di alcune patologie infiammatorie croniche. Nell’ambito di questi processi, l’attivazione di STAT1 da parte dell’IFN e di STAT3 da parte dell’IL-10 svolgono ruoli opposti all’interno dei meccanismi che regolano i processi infiammatori. L’IFN, oltre a rendere i monociti più responsivi all’LPS, aumenta direttamente, attraverso l’attivazione di STAT1, l’espressione di alcuni geni infiammatori, come ICAM1 e IP-10, ed induce l’espressione di molecole di superficie dell’MHC di classe II. Al contrario, l’IL-10 è la principale citochina anti-infiammatoria, e svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento dello stato di attivazione di cellule mononucleate grazie alla sua capacità di inibire l’espressione di molti geni in risposta all’LPS, tra cui TNF, IL-1, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, iNOS, COX-2, GM-CSF. Inoltre, l’IL-10 può inibire l’espressione di geni in risposta all’IFN in parte attraverso l’inibizione dell’attivazione di STAT1. Molte, se non tutte le azioni dell’IL-10 nei monociti avvengono attraverso l’attivazione di STAT3, ed in parte attraverso l’induzione di SOCS-3. Infatti l’espressione costitutiva di SOCS-3 è sufficiente per mediare alcune delle proprietà anti-infiammatorie dell’IL-10, e l’attività inibitoria dell’IL-10 sulle risposte di macrofagi attivati dall’LPS è significativamente ridotta in macrofagi nei quali un allele del gene per SOCS-3 è stato deleto. L’identificazione di STAT3 e STAT1 quali bersagli finali dell’azione rispettivamente di SOCS3 e SOCS1 rende ragione del meccanismo attraverso cui l’IL-10 modula le risposte a citochine infiammatorie tipo IL-6 ed IFN gamma, che utilizzano la via di traduzione JAK/STAT. Rimane invece tutto da definire il meccanismo molecolare attraverso cui SOCS-3 inibisce le vie di trasduzione del segnale indotte dall’LPS.Fino ad ora è stato dimostrato che STAT1 e STAT3 svolgono funzioni opposte nella modulazione di fenomeni quali la proliferazione/morte cellulare e l’infiammazione. Più di una citochina utilizza, come molecole di traduzione del segnale, sia STAT1 che STAT3, anche se con caratteristiche diverse quanto a cinetica ed entità di attivazione. Numerosi studi indicano che le risposte cellulari a diverse combinazioni di citochine dipendono dai livelli di attivazione relativi de queste due proteine STAT. Quindi, l’equilibrio tra la forma attivata di STAT1 e di STAT3 è critico nello stabilire che tipo di risposta si osserverà in seguito a stimolazione di cellule ematopoietiche o epatiche con l’IFN. E’ stato ipotizzato che queste due STAT siano in grado di interferire l’una con l’altra attraverso l’induzione di proteine SOCS specifiche. Questo progetto di ricerca si propone di studiare dettagliatamente i meccanismi che regolano l’interazione tra STAT1 e STAT3 e il loro ruolo nell’indurre risposte specifiche a diverse citochine in diversi sistemi cellulari. Lo studio presterà particolare attenzione al ruolo che le proteine SOCS svolgono all’interno di questi meccanismi. Infine, speriamo che i nostri risultati ci forniranno lo strumento per identificare nuove strategie atte a modulare le risposte cellulari interferendo in modo discreto con specifiche vie di traduzione del segnale.

Project participants

Flavia Bazzoni
Associate Professor

Activities

Research facilities