Nuove reti molecolari nel controllo della tolleranza al glucosio

Prep1 è un fattore trascrizionale con omeodominio che notoriamente svolge un ruolo essenziale nell’ematopoiesi, nell’adipogenesi e in diverse fasi dello sviluppo. Più recentemente, a Prep1 è stata attribuita un’importante funzione nella regolazione di vari processi alla base dell’omeostasi energetica e del metabolismo, tra cui la tolleranza al glucosio e l’accumulo di grasso corporeo. La sovraespressione del gene Prep1 è comunemente presente in pazienti con diabete di tipo 2 e, nelle cellule, determina resistenza all’azione dell’insulina sul metabolismo del glucosio, probabilmente agendo sulla via di p160/PGC1 o attraverso la downregulation dei geni dell fosfatasi SYP a SHP2. La progenie di individui affetti da diabete di tipo 2 (T2D) presenta un rischio molto elevato di sviluppare diabete e sovraesprime Prep1 a livelli paragonabili a quelli presenti nei diabetici di tipo 2. La sovraespressione di Prep1 potrebbe, quindi, rappresentare una precoce anomalia che può contribuire allo sviluppo di T2D. Topi ipomorfi per Prep1 esprimono solo il 5% dei normali livelli della proteina Prep: essi presentano un’aumentata sensibilità all’insulina nel tessuto muscolare e sono resistenti al diabete indotto da streptozotocina. Inoltre i topi ipomorfi sono caratterizzati da alterazioni dello sviluppo e della funzione delle isole pancreatiche. Non è noto in che modo, a livello molecolare, l’alterata regolazione del gene Prep1 possa influenzare l’azione dell’ insulina. Inoltre, ancora non è chiaro come i livelli di Prep1 possano regolare la funzione delle isole pancreatiche. Gli obiettivi del presente progetto sono: i., chiarire il ruolo di Prep1 nella tolleranza al glucosio nel topo; ii., dimostrare in che modo questo gene influenza l’azione insulinica; iii., comprendere gli eventi molecolari coinvolti nell’ azione di Prep1 sulla funzione e sulla sopravvivenza delle cellule beta. Per chiarire questi punti, sarà generato un topo transgenico sovraesprimente Prep1 sotto il controllo di un promotore inducibile (evidenze in laboratorio suggeriscono che l’utilizzo di un promotore costitutivo sarebbe letale). Il fenotipo di questi animali rivelerà se, in vivo, la sovraespressione del gene Prep1 è sufficiente da sola a generare insulino-resistenza ed ad alterare la tolleranza al glucosio o se è necessario anche l’intervento di fattori ambientali. Indagheremo anche se l’aumentata sensibilità all’insulina nei topi ipomorfi per Prep1 è sufficiente per proteggere dal diabete indotto da streptozotocina: a tale scopo ci proponiamo di generare un topo MIRKO-Prep1+/i (i topi MIRKO mostrano insulino-resistenza nel muscolo scheletrico in assenza di iperinsulinemia). Se l’ aumento della sensibilità insulinica causato dalla riduzione dei livelli di Prep1 è sufficiente a proteggere i topi dal diabete, ci aspettiamo che i topi MIRKO-Prep1+/i perdano la protezione dipendente da Prep1. Ciò implica che la sensibilità all’insulina regolata da Prep1 nel muscolo contribuisce maggiormente al mantenimento della tolleranza al glucosio. Successivamente sarà indagato come, a livello molecolare, Prep1 influenza l’azione dell’insulina: a tale scopo focalizzeremo la nostra attenzione sul pathway di p160MBP/PGC-1alpha/GLUT4 e sulla regolazione da parte di Prep1 dei geni delle proteino- e lipido-fosfatasi SYP e SHP2. Infine useremo i topi transgenici per Prep1 appositamente generati e linee di beta-cellule in coltura già disponibili nel mio laboratorio per valutare la rilevanza dell’espressione di Prep1 per la crescita e per l’apoptosi delle beta-cellule e per la regolazione della secrezione insulinica. Per approfondire ulteriormente questi studi a livello molecolare e genetico, effettueremo un’analisi del profilo di espressione genica. Questi studi chiariranno il ruolo meccanicistico di Prep1 nella tolleranza al glucosio e potrebbero consentire di identificare nuovi target molecolari utili anche per la messa a punto di nuovi farmaci.