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Riassunto
Le planarie, invertebrati a simmetria bilaterale, sono caratterizzate da un’elevata plasticità corporea e da una straordinaria abilità rigenerativa. Queste caratteristiche sono dovute alla presenza di una popolazione di cellule staminali pluripotenti, chiamate neoblasti. I neoblasti hanno la capacità di dare origine a tutti i tipi di cellule differenziate di questi organismi e sono responsabili della formazione del blastema rigenerativo.
Dati di letteratura dimostrano che le Heat Shock Proteins (HSPs) hanno un ruolo centrale nei processi di omeostasi cellulare. Sono inoltre specificamente attivate in seguito ad eventi di stress diversi intervenendo in diversi processi cellulari. In questo lavoro di tesi ho analizzato preliminarmente alcuni geni che codificano differenti proteine “heat shock”, ed in particolare, ho caratterizzato un clone (Dj22v), isolato precedentemente in laboratorio e codificante un frammento proteico che mostra elevata similarità con la mortalina (mortalin/mtHsp70/GRP75), un membro peculiare della famiglia delle HSP70, attivato in tumori e in cellule di mammifero immortalizzate. Questo gene è stato completato mediante RACE (Rapid Amplification of cDNA Ends) e chiamato Djmot. La sua espressione è stata analizzata in planarie intatte e rigeneranti. Djmot ha un’espressione diffusa nel parenchima che scompare in seguito ad irraggiamento con raggi X, indicando che il gene può essere espresso nelle cellule radiosensibili delle planarie, cioè i neoblasti. Interessatamente, l’irraggiamento causa un’attivazione transiente a livello del gastroderma e, successivamente, nel sistema nervoso centrale. Djmot non è attivato durante la rigenerazione e dopo lo shock termico, mentre la sua espressione è regolata dal digiuno. Esperimenti funzionali, condotti mediante la tecnica di RNA interference (RNAi), dimostrano che Djmot svolge un ruolo vitale in questi animali contribuendo alla citoprotezione dei neoblasti. L’ablazione funzionale di questo gene non permette infatti la formazione del blastema rigenerativo o causa alterazioni nella sua morfogenesi.
Nell’insieme questi studi forniscono la prima evidenza sperimentale del coinvolgimento funzionale di geni “hsp” nella risposta adattativa delle cellule staminali delle planarie.
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Abstract
Planarian flatworms, invertebrates with bilateral symmetry, are characterized by high body plasticity and by extraordinary regenerative capability. Such characteristics are due to the presence of a consistent population of pluripotent stem cells in the mesenchymal tissue, named neoblasts. Neoblasti have the capacity to generate any kind of differentiated cells of such organisms and are responsible for the formation of the regenerative blastema. (These cells are involved in the turnover of all differentiated cell types and are also responsible for the formation of the regenerative blastema.) Several literature data demonstrated that Heat Shock Proteins (HSPs) play a central function in the cellular homeostasis processes. They are further specifically activated following various stressful events getting involved in various cellular processes. (after several stress conditions occurring in different cellular processes.)
During my thesis I have preliminarily analysed some genes coding for different heat shock proteins (HPSs) and in particular I have characterized a clone, Dj22v. This gene, previously isolated in my laboratory, encodes a proteic fragment which shows a high degree of similarity with mortalin (mortalin/mtHsp70/Grp75), a peculiar member of the HSP70 family, strongly activated in immortalized mammalian cells. Using a Rapid Amplification of cDNA Ends (RACEs) approach I have completed the whole sequence and the gene was named Djmot. Its expression, analyzed in intact and regenerating planarians, is diffuse in the parenchyma and disappears after X-ray irradiation, suggesting that Djmot can be expressed in planarian radiosensitive cells:
the neoblasts. Interestingly, irradiation causes a transient activation of Djmot in gastrodermal cells and, subsequently, in the central nervous system. Djmot is not activated during regeneration and after heat shock but its expression is regulate by starvation. Functional experiments, using RNA interference method, show that Djmot plays a crucial role in planarians contributing to neoblasts cytoprotection. Functional ablation of this gene in fact either does not allow the normal formation of regenerative blastema or causes morphogenesis alteration.
These findings together provide the first experimental evidence of the functional involvement of HSP genes in the response of adaptation in planarian stem cells.
