Bloccare la neddilazione di TRIM21 ripristina la qualità degli ovociti nella PCOS attraverso l'ossidazione degli acidi grassi

La sindrome dell'ovaio policistico è il disturbo endocrino-metabolico più comune nelle donne in età riproduttiva, con una prevalenza globale del 10–13%. Nonostante il suo diffuso impatto sulla fertilità, i meccanismi molecolari che collegano la disfunzione metabolica alla scarsa qualità degli ovociti sono rimasti poco compresi. Questo studio si concentra sull'ossidazione degli acidi grassi (FAO) nelle cellule della granulosa ovarica (GCs), cellule di supporto fondamentali che forniscono energia e substrati metabolici agli ovociti in sviluppo. Un'alterata FAO nelle GCs è stata associata al fallimento della superovulazione e alla scarsa formazione di blastocisti, ma le proteine regolatrici a monte responsabili non erano state identificate.

I ricercatori hanno sviluppato due modelli murini complementari di PCOS: un modello di esposizione prenatale all'AMH (PAMH), che produce un fenotipo PCOS normopeso, e un modello di iniezione di diidrotestosterone (DHT), che riproduce l'iperandrogenismo e la disfunzione metabolica. La proteomica combinata (LC-MS/MS label-free) e la trascrittomica del tessuto ovarico PAMH hanno identificato 324 geni espressi differenzialmente e 37 proteine espresse differenzialmente; dei sei geni sovraregolati in entrambi i dataset, TRIM21 ha mostrato la differenza di espressione più elevata. La sovraespressione di TRIM21 è stata confermata tramite western blot, RT-PCR e immunoistochimica in entrambi i modelli murini e validata nel liquido follicolare di donne con PCOS.

Per determinare il meccanismo d'azione di TRIM21, gli autori hanno effettuato il knockdown di TRIM21 nelle cellule KGN (una linea cellulare umana simile alle cellule della granulosa) mediante shRNA. La proteomica delle cellule knockdown ha rivelato 164 proteine sovraregolate, con l'analisi di arricchimento GO che evidenziava la FAO e la degradazione lipidica tra i pathway maggiormente arricchiti. CPT1A — l'enzima della membrana esterna mitocondriale che controlla l'ingresso degli acidi grassi a catena lunga nella β-ossidazione — è risultato il principale candidato. TRIM21 interagiva fisicamente con CPT1A e ne catalizzava la poliubiquitinazione K48-linked specificamente al residuo di lisina K161, indirizzandola alla degradazione proteasomale da parte del 26S. La mutazione di K161 in arginina (K161R) ha completamente abolito la degradazione di CPT1A mediata da TRIM21. Il knockdown di TRIM21 ha aumentato i livelli proteici di CPT1A, potenziato il potenziale di membrana mitocondriale, incrementato il tasso di consumo di ossigeno e migliorato la respirazione aerobica dipendente dagli acidi grassi e l'OXPHOS — tutti compromessi nelle GCs con PCOS.

L'attivatore a monte di TRIM21 è stato identificato come UBE2M, un enzima E2 coniugante l'ubiquitina che media la neddilazione di TRIM21. La neddilazione — l'attacco covalente della proteina NEDD8, simile all'ubiquitina — ha potenziato la stabilità proteica di TRIM21 e la sua attività di ubiquitina-ligasi nei confronti di CPT1A. Il trattamento con MLN4924 (pevonedistat), un inibitore dell'enzima attivante NEDD8 già impiegato in trial clinici oncologici, ha bloccato la neddilazione di TRIM21, stabilizzato CPT1A e ripristinato la FAO nelle GCs con PCOS. Nei topi con PCOS, il trattamento con MLN4924 ha ridotto i livelli di testosterone e LH, migliorato la regolarità del ciclo estrale, aumentato la proporzione di follicoli maturi, migliorato i tassi di maturazione degli ovociti e potenziato la formazione di blastocisti e la qualità degli embrioni.

Il valore traslazionale clinico dello studio è rilevante: MLN4924 è un farmaco già esistente con dati di sicurezza consolidati nell'uomo. L'asse TRIM21–UBE2M–CPT1A rappresenta un pathway meccanicisticamente coerente e farmacologicamente aggredibile, che collega le modificazioni post-traduzionali delle proteine alla disfunzione metabolica e ai risultati riproduttivi compromessi nella PCOS. I risultati suggeriscono che agire sulla neddilazione, e non solo sui livelli ormonali, potrebbe migliorare la qualità degli ovociti nelle donne sottoposte a IVF. I limiti includono l'uso esclusivo di modelli murini e di una linea cellulare per gli studi meccanicistici, in assenza di dati di intervento sull'uomo.