Identificazione e analisi del ruolo della fosforilazione in tirosina 120 di MeCP2, residuo mutato in un paziente affetto da Sindrome di Rett

Il gene MECP2 consiste in quattro esoni in grado di codificare per due differenti isoforme proteiche, a causa dello splicing alternativo dell'esone 2. L'isoforma più abbondante all'interno del sistema nervoso (MeCP2-e1) consta dei ventiquattro aminoacidi codificati dall'esone 1, mentre non presenta i nove aminoacidi dell'esone 2. Il sito di inizio per l'isoforma MeCP2-e2, invece, si colloca proprio all'interno del secondo esone. In aggiunta, MECP2 presenta una regione 3' UTR (Untranslated Region) che contiene numerosi siti di poliadenilazione (Chahrour et al. 2007).

Entrambe le isoforme di MeCP2 si configurano come proteine nucleari in grado di legare il DNA metilato a livello del dinucleotide CpG ed agire come repressori trascrizionali. MeCP2, infatti, è costituita da un Methyl-CpG-Binding Domain (MBD) per il legame al DNA metilato, da un Transcriptional Repression Domain (TRD) per il reclutamento dei complessi co-repressori che portano ad una condensazione della cromatina, da un Nuclear Localisation Signal (NLS) e, infine, dall'estremità carbossi-terminale, anch'essa coinvolta nella condensazione della cromatina (Chahrour et al. 2007).

La regolazione genica operata da MeCP2 è, in realtà, ben più complessa di quanto possa sembrare. Studi iniziali hanno portato, dapprima, ad una classificazione di MeCP2 come un repressore a lungo termine, grazie alla sua capacità di reclutare complessi co-repressori sul DNA metilato. Infatti, MeCP2 è in grado di interagire con le istone deacetilasi (HDAC), le istone metil transferasi (HMT), e le proteine SWI/SNF con attività di rimodellamento della cromatina: l'insieme di questi complessi porta ad una condensazione del DNA e, in seguito, ad un silenziamento dell'espressione genica (Hite et al. 2009). Risultati di lavori successivi, però, hanno evidenziato come MeCP2 possa agire anche come un fine modulatore dell'espressione di alcuni geni neuronali: l'esempio più noto deriva dallo studio effettuato sul gene Bdnf (Brain Derived Neurotrophic Factor) (Sun et al. 2006). Tali studi hanno mostrato come, all'interno di neuroni non stimolati, MeCP2 sia legata al promotore del gene, la cui espressione appare, quindi, bloccata. Una volta che i neuroni sono sottoposti a determinati stimoli, MeCP2 subisce l'aggiunta di un gruppo fosfato, in grado di provocare il distacco della proteina dal promotore del gene che risulta, così, espresso (Sun et al. 2006). Al momento attuale non è ancora noto quanto un'espressione non programmata di Bdnf contribuisca alla manifestazione della malattia, ma si ipotizza che la Sindrome di Rett possa insorgere, per l'appunto, dalla risultante di un determinato numero di geni che vengono espressi in momenti non previsti all'interno programma di sviluppo di un individuo sano.

Recenti studi hanno suggerito che MeCP2 sia in grado di fungere, in taluni contesti, anche da attivatore trascrizionale, come testimoniano i risultati di un lavoro del 2008 di Chahrour e colleghi, che mettono in evidenza il legame della proteina stessa con i promotori di numerosi geni trascrizionalmente attivi, piuttosto che con il fattore trascrizionale CREB1. L'insieme di tutti questi dati sottolinea quanto sia, effettivamente, complesso il ruolo di MeCP2 nella regolazione dell'espressione genica e che, in realtà, allo stato attuale, i precisi meccanismi molecolari con cui questa proteina regola la trascrizione non sono ancora stati pienamente chiariti.