Indagine computazionale sui potenziali siti di legame di Irisina e Collagene

Italy is the first country in Europe for the onset of osteoporosis and second for the percentage cost of treating fractures resulting from osteoporosis. The problem of bone aging is not to be underestimated, and the irisin protein, expressed in muscles after physical exercise, could be part of the solution. Irisin has positive effects on cortical BMD and osteoblast differentiation, as well as preventing and treating bone and muscle tissue loss due to atrophy. Due to the huge influence irisin has on the ECM of bone tissue, the presence of irisin receptors is hypothesized in the two main components of the matrix: collagen and hydroxyapatite. A network of universities, including Politecnico di Milano, aims to shed light on the interaction of irisin with collagen and hydroxyapatite. With this work we tried to identify potential binding sites and model the interaction of irisin and collagen with computational methods. The sections of the collagen triple helix that most easily interact with irisin, identified via rigid body docking from the ClusPro 2.0 web-server, were simulated with molecular dynamics at increasing temperatures. A similar behaviour was noted between homotrimer fragments and heterotrimeric fragments, while the form in which irisin is found, monomer or dimer, has an important influence. From molecular dynamics simulations, a propensity of the irisin dimer to easily form non-specific bonds is observed.

L’Italia è il primo paese in Europa per insorgenza di osteoporosi e secondo per costo percentuale per cura di fratture derivanti da osteoporosi. Il problema dell’invecchiamento osseo non è da sottovalutare, e la proteina irisina, espressa nei muscoli dopo l’esercizio fisico, potrebbe essere parte della soluzione. L’irisina ha effetti positivi su BMD corticale e differenziazione degli osteoblasti, oltre a prevenire e curare perdite di tessuto osseo e muscolare per atrofia. Avendo effetto sulla ECM del tessuto osseo, si ipotizza la presenza di recettori per l’irisina nei due principali componenti della matrice: collagene e idrossiapatite. Una rete di università, fra cui il Politecnico di Milano, si pone come obiettivo di far luce sull’interazione della irisina con collagene e idrossiapatite. Con questo lavoro si è provato a individuare potenziali siti di legame e modellizzare l’interazione di irisina e collagene con metodi computazionali. Le sezioni della tripla elica di collagene che più facilmente interagiscono con irisina, individuate tramite rigid body docking dal web-server ClusPro 2.0, sono state simulate con dinamiche molecolari a temperatura crescente. Si è notato un comportamento simile fra frammenti omotrimeri e frammenti eterotrimeri, mentre la forma in cui si trova l’irisina, monomero o dimero, influisce in modo importante. Da simulazioni di dinamica molecolare si osserva una propensione del dimero di irisina a formare facilmente legami aspecifici.