Analisi bioinformatica sull'origine e l'evoluzione delle famiglie di DNasi1 e 2 nei vertebrati - Caratterizzazione biochimica della DNasi1L2 umana a scopo terapeutico

Il genoma dei vertebrati contiene un ricco repertorio di endonucleasi denominate DNasi in grado di degradare il DNA sia in ambiente intra- che extra-cellulare e di svolgere ruoli chiave nel mantenimento dell’omeostasi cellulare. Nell’uomo esistono due famiglie di queste DNasi: la famiglia delle DNasi1 e la famiglia delle DNasi2. La prima comprende DNasi1, DNasi1L1, DNasi1L2, e DNasi1L3, endonucleasi attive a pH neutro e in presenza di ioni metallici che agiscono come cofattori. La seconda famiglia è costituita da DNasi2 e DNasi2b, che sono invece attive a pH acido e in assenza di cofattori. Nonostante l’importanza di questi enzimi, risultano ancora poco chiare le origini e l’evoluzione delle DNasi nei vertebrati. Infatti, non vi è una completa ricostruzione filogenetica di ciascuna famiglia e il significato della diversificazione di questi enzimi non è chiaro. Per questo motivo, sono state investigate l’origine e l’evoluzione delle DNasi nei vertebrati. Le analisi bioinformatiche sono state svolte allo scopo di individuare e classificare tutte le DNasi presenti nei vertebrati, ricostruire l'origine e l'evoluzione delle due famiglie di DNasi1 e 2, e chiarire il significato fisiologico del vasto repertorio delle DNasi nei vertebrati. L’attività endonucleasica della DNasi1 umana è impiegata nella terapia della fibrosi cistica. Attualmente, la DNasi1 prodotta in forma ricombinante (rhDNasi1 o Pulmozyme) è l’agente mucolitico più utilizzato per il trattamento delle complicanze polmonari associate a questa malattia genetica rara. La sua somministrazione per inalazione permette di fluidificare il muco grazie alla degradazione delle fibre di DNA extra-cellulare in esso contenuto. Tuttavia, l'efficacia della rhDNasi1 è compromessa a causa della forte inibizione da actina, della breve permanenza nei polmoni in forma attiva, e della non responsività di alcuni pazienti. Al fine di superare i limiti terapeutici di questo enzima e ampliare il repertorio di agenti mucolitici disponibili, è stato ritenuto utile individuare e caratterizzare dal punto di vista biochimico altre DNasi con proprietà terapeutiche inesplorate. L’attività ottimale a pH acido e la resistenza all’actina mostrate dalla DNasi1L2, rendono questo enzima un valido candidato per una terapia mucolitica alternativa alla rhDNasi1.