Circular RNAs (circRNAs) represent an emerging class of non-coding RNA molecules, evolutionarily conserved and highly enriched in the mammalian nervous systems. Their expression is dynamically regulated during neurodevelopment, neuronal differentiation, and synaptic plasticity events, suggesting a potential involvement in these processes. They act as regulators of gene expression both at the transcriptional and posttranscriptional level by interacting with proteins and microRNAs. In our previous work, we identified and validated several circRNAs differentially expressed in the hippocampus of the BTBR mouse model for autism spectrum disorder (ASD) [1]. We characterized the ASD-related circRmst, identifying its tight regulation during pre- and post-natal mouse brain development and neuronal differentiation. In addition, to shed light on circRmst biological function, by in silico analysis and RIP experiments, we investigated its putative interaction with SOX2, one of the most important transcription factors controlling neural stem cell fate and differentiation [2]. We aim to better characterize the role of circRmst in neurogenesis, exploring features and potential functional implications of its molecular interaction with SOX2 and investigating the outcome of this crosstalk. To address those issues, experiments of co-localization and reverse genetics will be performed in in vitro differentiated neuronal cells and primary neurons. Moreover, circRmst/Sox2 interaction will be analyzed in pathological contexts, such as in the ASD mouse model in which we detected significantly altered levels of circRmst.
[1] S. Gasparini, V. Licursi, C. Presutti, and C. Mannironi, ¿The Secret Garden of Neuronal circRNAs,¿ Cells, vol. 9, no. 8, Jul. 2020, doi: 10.3390/CELLS9081815.
[2] B.-Y. M et al., ¿Role of Sox2 in the development of the mouse neocortex,¿ Dev. Biol., vol. 295, no. 1, pp. 52¿66, Jul. 2006, doi: 10.1016/J.YDBIO.2006.03.007.
Negli ultimi anni i circRNA hanno acquisito un posto d'elezione nel campo della biologia molecolare e sempre più crescenti sono gli studi relativi a delucidarne le funzioni in ambito fisiologico. Inoltre, emergono evidenze sperimentali del coinvolgimento degli RNA circolari in condizioni patologiche. Proponiamo quindi il nostro progetto come un avanzamento nella conoscenza delle funzioni potenzialmente svolte da queste molecole regolative. Gli esperimenti che progettiamo di condurre potrebbero fornire informazioni sul meccanismo molecolare alla base della neurogenesi. È nota la capacità di Sox2 di legare i promotori del differenziamento neuronale attraverso l¿interazione con lncRmst. D'altra parte, poche sono le conoscenze relative alla regolazione post-trascrizionale di questo fattore. L'interazione da noi proposta tra circRmst e Sox2 farebbe luce sul meccanismo molecolare sottostante il processo di neurogenesi. Amplieremmo così le conoscenze sul potenziale regolativo esercitato dai circRNA ed in particolare sulla funzione di decoy esercitata da circRmst, di cui non è stata ancora rivelata alcun tipo di funzione. In un contesto patologico, inoltre, quale ad esempio ASD e glioblastoma (in quest'ultimo è stata ampliamente dimostrata un'alterazione nei livelli di espressione di Sox2), la funzione di regolazione dell'attività di questa proteina da parte di circRmst potrebbe avere importanti applicazioni terapeutiche. Approcci genetici, epigenetici e farmacologici sono stati proposti per ridurre l¿espressione di Sox2 e sostenere la regressione tumorale. L'utilizzo di un interattore endogeno quale circRmst potrebbe costituire un¿altra strategia terapeutica. Riteniamo quindi che lo studio dell¿interazione funzionale tra circRmst e Sox2 possa definire un nuovo livello di regolazione del processo di neurogenesi mediato da Sox2, e permetta di associare a circRmst un ruolo non ancora definito di regolatore dell'attività di Sox2. Tale attività di decoy potrebbe essere inoltre approfondita nella ricerca di nuovi target terapeutici per la regressione di tumori sostenuti dalla aumentata espressione di Sox2.