Psoriasi: Scoperto Come una ‘Modifica Mancante’ sulla Proteina S100A7 Alimenta la Malattia

Ciao a tutti! Oggi voglio parlarvi di qualcosa di affascinante che sta emergendo nel campo della ricerca sulla psoriasi, una malattia della pelle che, come sapete, può essere davvero fastidiosa e impattante sulla qualità della vita. Parliamo di una condizione infiammatoria cronica che colpisce milioni di persone nel mondo, caratterizzata da quelle tipiche placche rosse e squamose. Al centro di tutto questo c’è un’attività un po’ “troppo esuberante” delle cellule della nostra pelle, i cheratinociti, che iniziano a proliferare senza controllo, un po’ come una festa che non finisce mai, ma decisamente meno divertente.

In questo scenario complesso, una proteina in particolare ha attirato la nostra attenzione da tempo: la S100A7, conosciuta anche come psoriasina. Pensate, nei tessuti sani della pelle se ne sta tranquilla, a bassi livelli, ma nelle lesioni psoriasiche… boom! La sua concentrazione schizza alle stelle. È chiaro che gioca un ruolo da protagonista, ma come esattamente? Sappiamo che è coinvolta in tante cose: trasporto di lipidi, formazione della barriera cutanea, produzione di molecole infiammatorie. Interagisce con altre proteine, come il recettore RAGE, scatenando cascate di segnali che alimentano l’infiammazione e la proliferazione cellulare tipiche della psoriasi. Proprio per questo, S100A7 è da tempo sotto i riflettori come potenziale bersaglio terapeutico.

Un Mondo Nascosto: Le Modifiche Post-Traduzionali

Ma la biologia è raramente semplice, giusto? Le proteine, dopo essere state “costruite”, non restano immutate. Vengono modificate chimicamente in tantissimi modi, un po’ come aggiungere accessori a un vestito per cambiarne funzione o aspetto. Queste si chiamano modifiche post-traduzionali (PTM) e sono fondamentali per regolare quasi ogni processo biologico. Recentemente, una nuova PTM è salita alla ribalta: la lisina crotonilazione. Si tratta dell’aggiunta di un gruppo crotonile a un amminoacido specifico, la lisina, all’interno di una proteina. Sembra un dettaglio tecnico, ma queste piccole modifiche possono cambiare radicalmente il comportamento di una proteina, influenzando l’espressione genica, il metabolismo e persino lo sviluppo di malattie, incluse quelle autoimmuni.

Considerando l’importanza di S100A7 nella psoriasi, ci siamo chiesti: e se la crotonilazione avesse un ruolo nel regolare la sua funzione? Potrebbe questa modifica chimica essere coinvolta nella progressione della malattia?

La Scoperta Chiave: S100A7 e la Crotonilazione ‘Difettosa’

Per rispondere a questa domanda, abbiamo intrapreso un viaggio affascinante nel mondo della proteomica. Utilizzando tecniche avanzate come la spettrometria di massa (LC-MS/MS), abbiamo confrontato il “profilo di crotonilazione” delle proteine presenti nelle lesioni psoriasiche con quello della pelle sana. Immaginate di fare una mappa dettagliata di tutte le proteine crotonilate e di dove avviene questa modifica.

Ebbene, i risultati sono stati illuminanti! Abbiamo identificato oltre 2000 siti di crotonilazione su quasi 700 proteine diverse. Confrontando i campioni psoriasici con quelli sani, abbiamo notato differenze significative. In particolare, abbiamo scoperto un pattern unico nelle lesioni psoriasiche. E qui arriva il punto cruciale: tra le tante proteine modificate, la nostra attenzione è caduta proprio su S100A7. Abbiamo trovato tre siti di crotonilazione su questa proteina, ma uno in particolare, sulla lisina in posizione 49 (K49), mostrava una netta riduzione della crotonilazione nei campioni di pelle psoriasica rispetto ai controlli sani.

Abbiamo confermato questa scoperta con altre tecniche (immunoprecipitazione), osservando che anche nei cheratinociti stimolati in laboratorio per mimare l’ambiente infiammatorio della psoriasi, la crotonilazione di S100A7 diminuiva. Sembrava proprio che questa “mancanza” di crotonilazione sulla K49 di S100A7 fosse associata alla malattia. Ma quale potrebbe essere la conseguenza?

Effetto Domino: Proliferazione e Metabolismo Accelerati

Per capirlo, siamo passati agli esperimenti in vitro. Abbiamo creato due versioni della proteina S100A7: una normale (wild-type, Wt) e una “mutante” in cui la lisina 49 era sostituita con un altro amminoacido (alanina, A), mimando così la mancanza di crotonilazione (S100A7-K49A). Abbiamo inserito queste versioni nei cheratinociti in coltura.

I risultati sono stati sorprendenti. Entrambe le versioni di S100A7 aumentavano la vitalità cellulare rispetto al controllo, ma le cellule con la versione K49A (quella che mima la carenza di crotonilazione) erano significativamente più vitali e proliferavano molto di più rispetto a quelle con la S100A7 normale. Lo abbiamo visto con diversi test:

• Il test CCK-8 ha mostrato maggiore vitalità.
• Il saggio EdU ha rivelato un tasso di divisione cellulare più alto.
• L’analisi del ciclo cellulare ha indicato che più cellule erano nella fase S (quella in cui il DNA si replica prima della divisione).
• L’espressione di geni associati alla proliferazione (come PCNA e Ciclina D1) era aumentata.

Insomma, la mancanza di crotonilazione in K49 sembrava dare una spinta incredibile alla proliferazione dei cheratinociti, proprio uno dei problemi chiave nella psoriasi!

Ma non è finita qui. Abbiamo anche indagato l’impatto sul metabolismo cellulare, in particolare sulla glicolisi, il processo principale con cui le cellule ottengono energia rapidamente, bruciando glucosio. Le cellule tumorali e quelle in rapida proliferazione, come i cheratinociti nella psoriasi, spesso dipendono fortemente dalla glicolisi. Utilizzando uno strumento chiamato Seahorse XF Analyzer, abbiamo misurato il tasso di acidificazione extracellulare (ECAR), un indicatore della glicolisi. Ancora una volta, le cellule con S100A7-K49A mostravano una glicolisi significativamente potenziata. Consumavano più glucosio, producevano più lattato (un sottoprodotto della glicolisi) e mostravano livelli più alti degli enzimi chiave di questo processo metabolico (come GLUT1, PFKFB3, HK2, LDHA). Era come se avessimo premuto l’acceleratore sul metabolismo energetico di queste cellule.

Il Meccanismo Svelato: L’Intreccio tra S100A7, RAGE e la Via AKT/mTOR

Ok, la mancanza di crotonilazione su S100A7 K49 spinge proliferazione e metabolismo. Ma come? Qual è il meccanismo molecolare sottostante? Sapevamo che S100A7 interagisce con diversi partner, tra cui il recettore RAGE (Receptor for Advanced Glycation Endproducts), noto per essere coinvolto nell’infiammazione e nella proliferazione.

Abbiamo quindi verificato se la mutazione K49A influenzasse l’interazione di S100A7 con RAGE. Utilizzando esperimenti di co-immunoprecipitazione (una tecnica per vedere se due proteine si “legano” tra loro nella cellula), abbiamo scoperto che la forma K49A di S100A7 interagiva molto più fortemente con RAGE rispetto alla forma normale (Wt). Bingo! La mancanza di crotonilazione sembrava rafforzare questo legame cruciale.

Questa interazione potenziata cosa scatenava a valle? Abbiamo esaminato le principali vie di segnalazione cellulare note per essere attivate da S100A7/RAGE e coinvolte nella crescita e nel metabolismo, come le vie ERK, p38, AKT e mTOR. Abbiamo scoperto che nelle cellule con S100A7-K49A, i livelli di fosforilazione (un segno di attivazione) di AKT e mTOR erano significativamente aumentati, mentre quelli di ERK e p38 non cambiavano molto rispetto alle cellule con S100A7-Wt. La via AKT/mTOR è un regolatore centrale della crescita cellulare, della sopravvivenza e del metabolismo.

Per essere sicuri che fosse proprio questa via la responsabile degli effetti osservati, abbiamo fatto degli esperimenti di “salvataggio”. Abbiamo trattato le cellule S100A7-K49A con degli inibitori specifici di mTOR (rapamicina e MTI-31). Il risultato? L’aumento della vitalità cellulare e del metabolismo glicolitico indotto dalla S100A7-K49A veniva quasi completamente annullato, riportando i livelli a quelli delle cellule con S100A7 normale. Inoltre, bloccando l’espressione di RAGE (knockdown), abbiamo ottenuto effetti simili: la glicolisi potenziata e l’attivazione di AKT/mTOR nelle cellule K49A venivano annullate.

Questo ci ha permesso di disegnare un quadro più chiaro: la carenza di crotonilazione sulla lisina 49 di S100A7 potenzia il suo legame con il recettore RAGE. Questo legame rafforzato attiva più intensamente la via di segnalazione AKT/mTOR, che a sua volta stimola la proliferazione dei cheratinociti e ne accelera il metabolismo glicolitico. È un meccanismo a cascata che contribuisce direttamente ai processi patologici della psoriasi.

Implicazioni e Prospettive Future: Nuove Armi contro la Psoriasi?

Cosa significa tutto questo? Beh, per prima cosa, abbiamo aggiunto un nuovo tassello alla comprensione dei meccanismi molecolari della psoriasi. Abbiamo scoperto che una modifica post-traduzionale specifica, la crotonilazione di S100A7 K49, agisce come un freno molecolare. Quando questo freno viene a mancare (come accade nelle lesioni psoriasiche), la proteina S100A7 diventa “iperattiva” nel promuovere la malattia attraverso l’interazione con RAGE e l’attivazione della via AKT/mTOR.

Questo apre scenari interessanti dal punto di vista terapeutico. Se riuscissimo a trovare un modo per ripristinare o mimare la crotonilazione di S100A7 K49, o per bloccare specificamente l’interazione potenziata tra S100A7 non crotonilata e RAGE, potremmo avere una nuova strategia per contrastare la proliferazione dei cheratinociti e l’infiammazione nella psoriasi. Potrebbe rappresentare un nuovo bersaglio terapeutico.

Certo, siamo ancora all’inizio. Il nostro studio ha delle limitazioni: abbiamo usato un numero relativamente piccolo di campioni e ci siamo concentrati su esperimenti in vitro. Sarà fondamentale confermare questi risultati in vivo, magari utilizzando modelli animali più sofisticati, e studiare campioni da un numero maggiore di pazienti con diversi sottotipi di psoriasi. Dobbiamo anche capire meglio come viene regolata la crotonilazione di S100A7 nell’ambiente infiammatorio della psoriasi (abbiamo visto che S100A7 interagisce sia con enzimi che “scrivono” la crotonilazione, come CBP, sia con quelli che la “cancellano”, come HDAC2, e questo equilibrio sembra alterato nella psoriasi).

In conclusione, il nostro lavoro suggerisce fortemente che la carenza di crotonilazione della proteina S100A7 sulla lisina 49 gioca un ruolo patogenico chiave nella psoriasi, promuovendo la proliferazione e il riarrangiamento metabolico dei cheratinociti attraverso l’asse S100A7-RAGE-AKT/mTOR. È una scoperta che non solo amplia la nostra conoscenza di questa complessa malattia, ma che potrebbe anche aprire la porta a nuove strategie terapeutiche mirate. La ricerca continua!

Fonte: Springer