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Paolo, Pariante (2012) Studio dell'Espressione della Protimosina-Alfa nelle Cellule Germinali Meiotiche e Post-Meiotiche Durante La Prima Ondata Spermatogenetica di Ratto e Negli Spermatozoi Epididimali. [Ph.D. thesis] Full text disponibile come:
Abstract (english)Prothymosin-α (PTMA) is a small, highly acidic protein, first studied in the rat thymus as an immunogenic factor (Haritos et al., 1984a), and soon detected in a wide variety of mammalian tissues, including heart, brain, kidney and gonads (Haritos et al., 1984b; Clinton et al., 1989). The protein is noticeably conserved through evolution: it has been found in all the Mammals studied so far and, only recently, in a restricted number of non-mammalian Vertebrates, such as Rana esculenta, (Aniello et al., 2002), Danio rerio (Donizetti et al., 2008) and Torpedo marmorata (Prisco et al., 2009). PTMA uncommon structural features support the adoption of a native random-coil conformation (Gast et al., 1995), which favours both its interaction with several cationic species and its varied localization, that spans from nuclear and cytoplasmic intracellular environments to the extracellular districts (Enkermann et al., 2000b, Mosoian, 2011), allowing for its established participation in a substantial variety of physiological processes. Among the multiple functions that have been associated with PTMA are cell proliferation, DNA packaging (through its binding to histone H1), activation of transcription, cell survival, and neoplastic transformation, some of which have often been ascribed to molecular mimicry. Only few studies have tried to weigh its possible involvement in reproduction, specifically in male gametogenesis: the first reports suggested that PTMA might be associated with the proliferative and early-meiotic phases of Mammal spermatogenesis (Rosón et al., 1990). Some years later our group started a comparative project on vertebrate spermatogenesis and reported, for the first time, the isolation of the prothymosin in a non-mammalian species, the Amphibian Rana esculenta (Aniello et al., 2002): ptma transcript is highly expressed through the annual reproductive cycle of this frog, peaking in September/October, when meiosis is active and the first phases of spermiogenesis are occurring, and it is localized in I and II spermatocytes (SPC), as well as in the interstitial Leydig cells (LC; Aniello et al., 2002). Consistently, the protein has been found in the germinal compartment, from IISPC to spermatozoa (SPZ), and in the LC (Ferrara et al., 2009). A congruent pattern has been recently highlighted in studies on the fish Torpedo marmorata. Thus, our data have suggested that PTMA could be associated with the meiotic and post-meiotic phases of vertebrate spermatogenesis.
Abstract (italian)La protimosina-α (PTMA) è una proteina acida di piccole dimensioni, studiata per la prima volta nel timo di ratto quale fattore immunogeno (Haritos et al., 1984a), e in seguito identificata in molteplici tessuti dei Mammiferi, tra cui il cervello, il cuore, i reni, e le gonadi (Haritos et al., 1984b; Clinton et al., 1989). La proteina è filogeneticamente conservata: la sua presenza è stata confermata in ogni Mammifero finora studiato, mentre, solo di recente, è stata scoperta in un ristretto numero di Vertebrati non mammiferi, quali Rana esculenta, (Aniello et al., 2002), Danio rerio (Donizetti et al., 2008) e Torpedo marmorata (Prisco et al., 2009). Le atipiche caratteristiche strutturali di PTMA favoriscono l’assunzione di una conformazione nativa random-coil (Gast et al., 1995), che le consente di interagire con numerose molecole di natura cationica. Ciò, insieme alla sua localizzazione, che si estende dal nucleo al citoplasma fino ai distretti extracellulari (Enkermann et al., 2000b, Mosoian, 2011), giustifica la sua partecipazione in una elevata varietà di processi biologici. Tra le innumerevoli funzioni associate a PTMA vi sono la proliferazione cellulare, il rimodellamento della cromatina (tramite il legame all’istone H1), l’attivazione trascrizionale, la difesa dai sistemi di morte cellulare, e la trasformazione neoplastica, ruoli che sono stati spesso spiegati con l’ipotesi del mimetismo molecolare. Pochi studi finora hanno affrontato il possibile coinvolgimento di PTMA nella riproduzione, precisamente nella gametogenesi maschile: i primi riscontri hanno suggerito che la proteina possa essere associata alle fasi proliferative e alle prime fasi meiotiche della spermatogenesi dei Mammiferi (Rosón et al., 1990). In seguito, il nostro gruppo ha dato inizio a un progetto di tipo comparativo sulla spermatogenesi dei vertebrati e ha riportato, per la prima volta, l’isolamento della protimosina in una specie non-mammifera, l’Anfibio Rana esculenta (Aniello et al., 2002): il trascritto di ptma è espresso ad alti livelli durante il ciclo riproduttivo annuale della rana, con un picco in Settembre/Ottobre, quando sono in corso le meiosi e le prime fasi della spermiogenesi, ed è localizzato negli spermatociti
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