Torsin a acting as a mechanosensor modulates nuclear transport in pathophysiological conditions

Abstract

Gli esseri umani e l’ambiente circostante comunicano anche attraverso forze meccaniche. Gli input meccanici provenienti dal mondo che ci circonda svolgono un ruolo cruciale nei processi fisiologici e nel mantenimento dell’omeostasi dell’organismo umano. D'altra parte, difetti nelle proprietà meccaniche delle cellule o alterazioni delle forze meccaniche sono coinvolti nelle cause di diverse patologie tra cui il cancro. Le cellule del nostro corpo rispondono attivamente alle forze meccaniche, traducendo tali stimoli in segnali biochimici e nella regolazione dell'espressione genica. Il nucleo, costituito da due membrane separate che controllano il trasporto delle molecole, svolge un ruolo centrale nelle vie della meccano- trasduzione. Il trasporto nucleare delle molecole è meccanicamente sensibile ed è costituito da varie proteine coinvolte nel trasferimento di forze tra il citoscheletro e l'interno del nucleo. La ricerca condotta ha riguardato il ruolo dell'ATP-ase Torsin A come potenziale meccano-sensore in grado di rispondere ai cambiamenti della rigidità del substrato e modulare la traslocazione di proteine attraverso i pori nucleari. Sono stati pertanto studiati i cambiamenti nell'accumulo nucleare di MRTFA e YAP, poiché tali fattori di trascrizione sono fortemente sensibili ai segnali meccanici e risultano coinvolti nella progressione tumorale. Gli esperimenti sono stati eseguiti piastrando le cellule su gel di poliacrilammide con rigidità variabile e modulando i livelli di espressione di Torsin A attraverso tecniche di silenziamento genico ed over-espressione. In seguito ai cambiamenti di espressione di Torsin A è stata osservata un’alterazione nella traslocazione nucleare dei fattori di trascrizione summenzionati, supportando l'ipotesi 5 che Torsin A può agire nella meccano-sensibilità per il trasporto nucleare. L’utilizzo di costrutti mutanti di Torsin A ha ulteriormente consentito di dimostrare che Torsin A è coinvolta nel trasporto nucleare. Successivamente, sono stati anche valutati cambiamenti nella posizione di Torsin A in cellule piastrate su gel a diversa rigidità. Poiché il comportamento di Torsin A è fortemente dipendente dal cofattore noto come Lull1, che permette la traslocazione di Torsin A dal reticolo plasmatico all'involucro nucleare, la posizione di Torsin A in presenza e in assenza di tale cofattore è stata dunque valutata in cellule piastrate su gel a diversa rigidità. I risultati ottenuti hanno suggerito che la posizione di Torsin A è dipendente dalla presenza del cofattore Lull1. Inoltre, è stato osservato che l'accumulo di Torsin A nell'involucro nucleare diminuisce inibendo l'attività di Importin ß, indicando dunque che Importin ß è coinvolta nella localizzazione di Torsin A. È stato infine osservato che l’accumulo perinucleare di Torsina A è inversamente associato alla polimerizzazione dell'actina. Tali risultati indicano che Torsin A è un meccano-sensore in grado di rispondere ai cambiamenti della rigidità del substrato e di modulare la traslocazione nucleare di proteine coinvolte in importanti processi biologici.