Carcharodon carcharias, lo squalo dalla straordinaria capacità di evitare lo sviluppo di molteplici patologie

This compilation thesis analyzes the action of genes, cellular and molecular processes, which together with the activity of the efficient immune system of Carcharodon carcharias (better known as 'white shark'), are able to avoid the development of numerous pathologies (such as cancer, Alzheimer's, and age-related diseases) and to make the shark in question particularly adapted to fast and effective healing of external wounds. These interesting mechanisms could therefore be at the basis of the marked longevity of these organisms, and in general of this species, which has been present on Earth for about 400,000 years. Some of the genes that seem to be involved in the particular resistance against the development of multiple pathologies, and which are represented with high frequency in the genome of this species, are: the homologous genes MDM2 and MDM4, which control homeostasis; the CHEK2 gene, which encodes a protein involved in tumor suppression, in the process of apoptosis, and in the initiation of DNA protection mechanisms; the FBXO45 gene, which promotes the regulation of the transcription factor p73, which is a result of DNA injury; the CENPS and POLD3 genes, whose expression is fundamental for the promotion of apoptotic processes, and for the integrity of the DNA molecule. The thesis also describes the main cellular signaling pathways that are activated in response to oxidative stress, and which are therefore able to slow down the aging process and increase the longevity of these organisms. These pathways are: that of the insulin / insulin-like growth factor; that of mTOR; and that of AMPK. Other genes found with high frequency in the C. carcharias genome are those directly involved in the process of rapid healing of external wounds: FGG, EXTL2, and KRT18. The thesis also highlights the importance of the action of the immune system which, assisted by the activity of some biological molecules, plays a fundamental role in preventing the development of many diseases, such as cancer, Alzheimer's, cardiovascular diseases, and viral infections. The paper concludes by emphasizing the need to develop new conservation programs for this species, for which it would be necessary to carry out further more in-depth studies that could offer the solution for potential cures of numerous diseases against which man fights every day.

Questa tesi compilativa analizza l’azione dei geni, dei processi cellulari e molecolari, che insieme con l’attività dell’efficiente sistema immunitario di Carcharodon carcharias (meglio noto come ‘squalo bianco’), sono in grado di evitare lo sviluppo di numerose patologie (quali il cancro, l’Alzheimer, e le malattie legate all’avanzamento dell’età) e di rendere lo squalo in questione particolarmente adattato ad una guarigione rapida ed efficace delle ferite esterne. Questi interessanti meccanismi potrebbero dunque essere alla base della spiccata longevità di tali organismi, e in generale di questa specie, presente sulla Terra da circa 400.000 anni. Alcuni dei geni che risultano essere maggiormente coinvolti nella particolare resistenza contro lo sviluppo di molteplici patologie, e che sono rappresentati con elevata frequenza nel genoma di questa specie, sono: i geni omologhi MDM2 ed MDM4, che controllano l’omeostasi e la risposta cellulare allo stress; il gene CHEK2, che codifica una proteina implicata nella soppressione dei tumori, nel processo dell’apoptosi, e nell’avvio dei meccanismi di riparo del DNA; il gene FBXO45, che promuove la regolazione del fattore di trascrizione p73, il quale è attivato a seguito di lesioni al DNA; i geni CENPS e POLD3, la cui espressione è fondamentale per la promozione dei processi apoptotici, e per l’integrità della molecola del DNA. Nella tesi sono anche descritte le principali vie di segnalazione cellulare che vengono attivate in risposta allo stress ossidativo, e che quindi sono in grado di rallentare il processo di invecchiamento e di incrementare la longevità di questi organismi. Tali vie sono: quella del fattore di crescita dell’insulina/insulino-simili; quella dell’mTOR; ed infine, quella di AMPK. Altri geni riscontrati con elevata frequenza nel genoma di C. carcharias sono quelli direttamente coinvolti nel processo di rapida guarigione delle ferite esterne: FGG, EXTL2, e KRT18. La tesi evidenzia anche l’importanza dell’azione del sistema immunitario che, coadiuvato dall’attività di alcune molecole biologiche, ricopre un ruolo fondamentale nell’evitare lo sviluppo di molte malattie, come il cancro, l’Alzheimer, le patologie cardiovascolari, e le infezioni virali. L’elaborato si conclude sottolineando l’esigenza di sviluppare nuovi programmi di conservazione di questa specie, per la quale sarebbe necessario effettuare ulteriori studi più approfonditi che potrebbero offrire la soluzione per potenziali cure di numerose patologie contro le quali l’uomo lotta ogni giorno.