Prospettive terapeutiche per l’Anemia di Fanconi: ruolo di Ataluren nella modulazione del metabolismo energetico

Abstract

L'Anemia di Fanconi (FA) è una malattia genetica rara causata da mutazioni nei geni FANC che compromettono la riparazione del DNA, aumentando la suscettibilità a mutazioni e provocando un esaurimento del midollo osseo. Recenti studi mostrano che le cellule FA presentano anche disfunzioni mitocondriali e un metabolismo energetico alterato, portando ad accumulo di stress ossidativo, contribuendo alle principali manifestazioni cliniche della malattia, aumentando la morbilità e il rischio di sviluppo di neoplasie. In questa Tesi è stato valutato l'effetto di Ataluren su una linea cellulare linfoblastoide derivata da un paziente con FA con mutazione del gene FANCA, utilizzando come controllo una linea cellulare isogenica in cui è stata corretta la mutazione. Ad oggi Ataluren è utilizzato in clinica per malattie con un’alterata sintesi proteica. Tuttavia, lo scopo di questo lavoro è valutare se possa avere anche un ruolo nella modulazione del metabolismo energetico e delle sue vie regolatorie. Perciò, sono stati valutati funzionalità mitocondriale, stato energetico cellulare, danno ossidativo e il profilo di proteine coinvolte nella loro modulazione. I risultati indicano che Ataluren riduce l’attività della fosforilazione ossidativa, ma ne aumenta l’efficienza, migliorando così lo stato energetico cellulare. Questo miglioramento sembra legato alla riduzione dell’espressione di DRP1, proteina coinvolta nel processo di fissione, portando al ripristino del reticolo mitocondriale. Ataluren modula anche il metabolismo aerobico agendo sul pathway di mTOR, via di segnalazione cellulare coinvolta nella regolazione della funzionalità mitocondriale, riducendo l’iperattivazione mitocondriale che porterebbe a una maggiore produzione di ROS. In questo modo riduce l’accumulo di perossidazione lipidica e danni al DNA. Questi dati suggeriscono che Ataluren potrebbe agire non solo migliorando la traduzione proteica, ma modulando anche metabolismo aerobico e dinamica mitocondriale.

Fanconi Anemia (FA) is a rare genetic disorder caused by mutations in FANC genes that impair DNA repair, increasing susceptibility to mutations and leading to bone marrow failure. Recent studies show that FA cells also exhibit mitochondrial dysfunction and altered energy metabolism, resulting in the accumulation of oxidative stress, which contributes to the primary clinical manifestations of the disease, increasing morbidity and the risk of developing neoplasms. In this thesis, the effect of Ataluren was evaluated on a lymphoblastoid cell line derived from a patient with FA with a mutation in the FANCA gene, using an isogenic cell line with the corrected mutation as a control. To date, Ataluren is used clinically for diseases with altered protein synthesis. However, this work aims to assess whether it may also play a role in modulating energy metabolism and its regulatory pathways. Therefore, mitochondrial functionality, cellular energy status, oxidative damage, and the profile of proteins involved in their modulation were evaluated. The results indicate that Ataluren reduces oxidative phosphorylation activity but increases its efficiency, thus improving cellular energy status. This improvement appears to be linked to the reduction of DRP1 expression, a protein involved in the fission process, leading to the restoration of the mitochondrial network. Ataluren also modulates aerobic metabolism by acting on the mTOR pathway, a cellular signaling pathway involved in mitochondrial function regulation, reducing mitochondrial hyperactivation that would lead to increased ROS production. This reduces the accumulation of lipid peroxidation and DNA damage. These data suggest that Ataluren could act not only by improving protein translation but also by modulating aerobic metabolism and mitochondrial dynamics.