Proprietà funzionali e modifiche post-traduzionali del fattore di allungamento 1A (EF-1A) nel processo apoptotico di cellule cancerose

Studi recenti riguardanti il coinvolgimento di fattori traduzionali nel controllo della proliferazione cellulare indicano che la sintesi proteica potrebbe essere un ulteriore bersaglio su cui si potrebbero dirigere le strategie anti-cancro. E’ noto infatti che diversi fattori coinvolti nella sintesi proteica mostrano proprietà di regolazione come ad esempio alcuni fattori di inizio (eIF-5A) e di allungamento 2 (EF-2) la cui attività è modulata da modifiche post-traduzionali come l’ADP ribosilazione e la fosforilazione. L’espressione alterata del fattore di allungamento 1A (EF-1A), un componente centrale della sintesi proteica, e sequenze strettamente correlate sono state associate in diversi sistemi, e, in alcuni studi indipendenti, a fenotipi trasformati. Infatti, il coinvolgimento di EF-1A nella trasformazione tumorale è stato trovato nel carcinoma della prostata. In tali cellule neoplastiche è stato identificato un oncogene dominante: PTI-1 (induttore del tumore della prostata). L’espressione di tale oncogene è stata anche rilevata in linee cellulari di carcinoma del polmone, del colon e della mammella, ma non nelle controparti normali. Il cDNA di PTI-1 è costituito da 2123 bp e caratterizzato da una 5’-UTR di 630 bp, con omologia all’RNA ribosomiale 23 S di Mycoplasma hyopneumoniae, legata ad una sequenza che corrisponde ad EF-1A umano troncato all’estremità N-terminale e con sei mutazioni puntiformi. Bloccando l’espressione di PTI-1 in linee cellulari trasformate esprimenti tale proteina con PTI-1 antisenso, si osserva una reversione del fenotipo tumorale. Studi di espressione hanno confermato la natura oncogenica della molecola. Un ampio spettro di linee cellulari derivate da tumori, da vari sorgenti di tessuti e campioni di sangue prelevati da pazienti con carcinoma della prostata, sono risultati positivi per l’espressione di PTI-1, mentre i tessuti corrispondenti normali o campioni di sangue sono risultati negativi. E’ stato proposto che PTI-1 rappresenti una nuova classe di oncogeni di cui la capacità trasformante probabilmente si esplica attraverso meccanismi che includono: (i) infedeltà trascrizionale della proteina, che determina la sintesi di polipeptidi mutanti in seguito alla mancanza di correzione durante l’allungamento della catena peptidica, (ii) la sua associazione con un’alterazione del citoscheletro, (iii) l’interferenza su un particolare o su alcuni differenti vie di trasduzione del segnale attraverso le sue proprietà come una G-protein. L’overespressione dell’mRNA di EF-1A è stata correlata con l’incremento del potenziale metastatico nell’adenocarcinoma della mammella probabilmente attraverso la sua interazione con l’actina del citoscheletro, un effettore nelle metastasi. E’ stato mostrato che la proteina EF-1A è overespressa in cellule metastatiche rispetto a quelle non metastatiche e nei tumori. In entrambe le tipologie tumorali EF-1A risulta essere legata alla F-actina, ma in cellule metastatiche EF-1A risulta avere una minore affinità per l'actina. La stimolazione con l'EGF evidenzia che c'é un incremento parallelo nella quantità di F-actina e EF-1A associate con il citoscheletro. E' stato dunque proposto che una debole associazione di EF-1A con l'actina potrebbe essere correlata al processo metastatico attraverso un organizzazione alterata dell'actina del citoscheletro e la traduzione differenziale di mRNA associati al citoscheletro stesso. EF-1A mostra un ruolo anche in fenomeni di morte cellulare programmata. Infatti si è visto che l’espressione di EF-1A è regolata positivamente dal fattore trascrizionale p53 e l’up-regolazione del fattore determina un fenotipo apoptotico in una linea cellulare di eritroleucemia che esprime solo il mutante del gene p53 temperatura-sensibile (1-2-3). In queste cellule l’incubazione a 32 °C porta ad una iperespressione di EF-1A accompagnata ad una modificazione morfologica e spaziale della tubulina, che è simile a quella che si ottiene in cellule trattate con vincristina. Quindi la distorsione del citoscheletro associata all’upregolazione di EF-1A ad opera di p53 può rappresentare un meccanismo di apoptosi in tali cellule. Più recentemente, EF-1A è stato anche messo in relazione all’apoptosi indotta da stress ossidativo. Il trattamento di una linea cellulare di cardiomiociti con perossido di idrogeno induce un rapido aumento di EF-1A. Tale aumento sembra essere dovuto ad un meccanismo di regolazione posttrascrizionale. L’uso di cDNA antisenso per EF-1A protegge le cellule dall’apoptosi mediata da perossido di idrogeno, suggerendo che l’upregolazione di EF-1A gioca un ruolo centrale nel programma apoptotico in risposta allo stress ossidativo. Inoltre, sono note due isoforme della proteina, EF-1A1 ed EF-1A2, codificate da due geni diversi ed espresse in maniera tessuto specifica. In particolare, è stato osservato che la forma EF-1A2 sembra avere un ruolo di protezione dall’apoptosi mediata dacaspasi 3. Il ruolo funzionale di EF-1A è stato studiato principalmente in Escherichia coli (EF-Tu), ma anche in archaea. EF-1A è un enzima monomerico costituito da tre domini strutturali. Negli eucarioti, EF-1A forma complessi con elementi del citoscheletro cellulare come la tubulina e l'actina le cui funzioni non sono ancora ben chiare; in aggiunta, dati di letteratura mostrano che EF-1A è coinvolto in altri processi cellulari, quali l’embriogenesi, la senescenza, la trasformazione oncogenica, la proliferazione cellulare e l’organizzazione del citoscheletro. Per quanto riguarda le proprietà strutturali di EF-1A umano, non sono attualmente disponibili molte informazioni. In alcuni sistemi eucariotici, é nota la struttura 3D del complesso tra EF-1A e il fattore di scambio EF-1B. Altri dati strutturali sono forniti da eventi di modificazioni post-traduzionali della proteina in lievito ed in altri sistemi come quello di reticolociti di coniglio. In quest'ultimo caso, la modifica post-traduzionale consiste nella metilazione a livello di residui di lisina. Questo tipo di modificazione é stato descritto anche in A. salina ed in M. racemousus, ed in EF-Tu da E. coli. La funzione di tale modifica su EF-1A non é ancora chiara, comunque, un possibile meccanismo d'azione consiste nel fatto che tale modifica potrebbe incrementare l'attività di EF-1A così come la sua fosforilazione. Dunque, il processo di traduzione sembra avere un ruolo chiave nella regolazione della crescita cellulare, e il chiarimento dei meccanismi attraverso i quali EF-1A regola direttamente o indirettamente la crescita e la trasformazione cellulare può essere di aiuto per comprendere meglio il processo di de-regolazione della cellula nella trasformazione neoplastica. In particolare, lo studio delle modifiche post-traduzionali di EF-1A associate alla trasformazione cellulare o apoptosi potrebbe fornire nuove strategie di intervento anticancro.