Il lievito come modello per lo studio in vivo delle mutazioni nei tRNA mitocondriali umani

Il genoma mitocondriale (mtDNA) è un piccolo cromosoma circolare contenuto nei mitocondri, le “centrali energetiche” della cellula, e contiene una serie di geni strutturali, essenziali nella formazione dei complessi enzimatici che svolgono la fosforilazione ossidativa (OXPHOS), la più importante via metabolica per la produzione di energia della cellula. Il mtDNA contiene anche geni che codificano le molecole RNA (RNA ribosomali, rRNA, e RNA transfer, tRNA), essenziali per la traduzione dei suoi geni strutturali in proteine. Le malattie causate da mutazioni del DNA mitocondriale costituiscono oggi un gruppo importante di patologie ereditarie dell’uomo, spesso caratterizzate dalla progressiva degenerazione del sistema nervoso e dell’apparato muscolare scheletrico, dovuta a difetti nella produzione di energia. Una parte consistente di queste patologie è dovuta a mutazioni nei tRNA mitocondriali. Nel mtDNA esistono però spesso anche sostituzioni di basi prive di significato patologico e non sempre facili da distinguere dalle mutazioni che danno invece luogo a malattie gravi. Questa distinzione è di grande importanza per poter predire gli effetti di una data sostituzione di base. Per valutare la patogenicità delle mutazioni dei mt-tRNA, proponiamo di utilizzare il lievito, un microrganismo in cui è particolarmente facile studiare la funzionalità OXPHOS. Nel mtDNA del lievito abbiamo introdotto alcune sostituzioni di basi equivalenti a quelle che danno origine nell’uomo a malattie mitocondriali e abbiamo riscontrato che, così mutate, le cellule di lievito mostrano un deficit OXPHOS, mentre sostituzioni con basi non patologiche non hanno effetti rilevanti. Abbiamo visto inoltre che un aumento di espressione di alcuni geni nucleari corregge il difetto respiratorio. Quest’ultima osservazione può aprire interessanti prospettive di terapia genica delle malattie mitocondriali, per cui non esiste a tutt’oggi alcun trattamento efficace.