Descrizione del modulo "Struttura e funzione dele proteine sarcomeriche nelle patologie del muscolo cardiaco e scheletrico (ME.P05.021.002)"

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  • Descrizione del modulo "Struttura e funzione dele proteine sarcomeriche nelle patologie del muscolo cardiaco e scheletrico (ME.P05.021.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Lo scompenso cardiaco (SC) ha una prevalenza del 1-2% nel mondo occidentale e una incidenza annuale di 5-10 per 1000. La sopravvivenza dopo la comparsa di SC è grama, con un tasso di sopravvivenza a 5 anni più basso del 25% e di morte improvvisa de 50%. Inoltre, dato il rapido invecchiamento della popolazione e il crescente numero di soggetti di oltre 65 anni di età, la prevalenza aumenta progressivamente nel tempo ed è destinata ad aumentare ulteriormente nei prossimi anni, rappresentando un forte onere finanziario per il servizio sanitario nazionale. Anche distrofie muscolari, come DMD (prevalenza di circa 1 su 3500 maschi) e LGMD (prevalenza 1 in 14,500-123,000) determina un peso socioeconomico per la società. Le forme più gravi si presentano con una drammatica debolezza fisica e una significativa disabilità e morbilità, che richiedono un'assistenza considerevole da parte dei sistemi sanitari nazionali. Pertanto, un'ulteriore comprensione dei meccanismi molecolari alla base delle patologie cardiovascolari e muscolari potrebbero portare all'identificazione di nuove molecole terapeutiche e/o diagnostiche e quindi la loro applicazione per lo sviluppo di nuovi trattamenti clinici. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Il focus di questa commessa è quello di studiare il ruolo delle proteine del sarcomero nella struttura del muscolo cardiaco e scheletrico, la funzione e la malattia basata sull'analisi di modelli di topo geneticamente modificati. Due linee di ricerca principali saranno perseguiti: - Ruolo nel muscolo striato delle proteine actina-associate e contenenti domini immunoglobulinici quali miopalladina e palladina. È stato recentemente dimostrato che mutazione nella miopalladina sono associate a cardiomiopatie dilatative (DCM)e distrofia muscolare dei cingoli (LGMD). Palladina svolge un ruolo importante nella organizzazione dell'actina cistoscheletrica ed è stata implicata nello sviluppo del cancro al seno e al pancreas. Tuttavia il suo ruolo nel muscolo cardiaco e scheletrico rimane sconosciuto. - Il ruolo della miosprina, proteina costamerica A-chiansi di ancoraggio (AKAP), nella funzione del muscolo striato e nella malattia. In base a studi in vitro è stato suggerito un ruolo della moiosprina nella distrofia muscolare di Duchenne (DMD) e l'ipertrofia cardiaca (HCM). Tuttavia, il suo ruolo in vivo non è stato studiato. (literal)
Competenze
  • La ricerca della Dr.ssa. Bang durante gli ultimi 17 anni si è concentrata sulle proteine del sarcomero e il loro ruolo nella funzione muscolare striato come dimostra le sue pubblicazioni nel campo. Dopo dottorato e post-dottorato in Germania e negli Stati Uniti, la Dr.ssa. Bang è arrivata in Italia 7 anni fa e ha iniziato il suo gruppo indipendente di ricerca presso il CNR supportata da un premio Telethon Dulbecco. Nel dicembre 2010 ha ottenuto un contratto a tempo indeterminato presso il CNR. L'esperienza della Dr.ssa. Bang: analisi di modelli murini di malattie muscolo cardiaco e scheletrico con approccio multidisciplinare, compresi molecolare, cellulare, metodi biochimici, istologici e fisiologici. Inoltre, il gruppo vanta del supporto di P. Carullo, esperto nello studio di piccoli animali con particolare rilevanza nelle applicazioni di microchirurgia cardiovascolare ed analisi fisiologiche e non invasivo. Il progetto è svolto in collaborazione con il Prof. Linari (Univ. di Firenze), esperto in meccanica en forza muscolare così come il Prof. Protasi (Univ. di Firenze) e il Dr. Luther (Imperial College), esperti in microscopia elettronica a trasmissione sul muscolo striato. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Gli studi sono incentrati sulla comprensione dei meccanismi che portano allo sviluppo di malattie del muscolo cardiaco e scheletrico. Ulteriori delucidazioni di questi processi possono portare all'identificazione di nuovi bersagli per lo sviluppo di nuove invenzioni terapeutiche per il trattamento delle miopatie del muscolo cardiaco e scheletrico. Anche se non è previsto a questo stadio un potenziale impiego per processi produttivi, è possible che la ricerca possa portare allo sviluppo di brevetti e strategie per l'identificazione di nuovi bersagli farmaceutici. (literal)
Tecnologie
  • Generazione dei topi knockout o transgenici (literal)
Obiettivi
  • 1) Studiare il ruolo della miopalladina e palladina nel muscolo cardiaco e scheletrico mediante: - Analisi di topi singoli o doppio knockout per miopalladina (costitutivo) e palladina (inducibile e costitutiva specifico muscolo cardiaco e scheletrico). - Studiare l'effetto in vivo nei topi knockout per miopalladina di espressione adenovirali di miopalladina in cui sono state inserite quelle mutazioni identificate nel gene umano riscontrati in pazienti con DCM e LGMD. Questo rivelerà se le mutazioni identificate sono causative della malattia. 2) Studiare il ruolo di miosprina nel muscolo cardiaco e scheletrico mediante: - Analisi di topi knockout per l'isoforma lunga specifica della miosprina - Generazione e analisi di topi knockout con delezione condizionale per tutte le isoforme della miosprina. (literal)
Stato dell'arte
  • Il muscolo cardiaco e scheletrico è composto da una complessa rete di proteine strutturali e regolatorie, che costituiscono una strutura organizzata, il sarcomero, il quale è responsabile della contrazione e della trasmissione sincronizzata della forza, mantenendo l'integrità cellulare. Le mutazioni in un numero crescente di proteine del sarcomero, compresa miopalladina, sono state associate a cardiomiopatie e distrofie muscolari. Miopalladina e palladina sono strettamente associate con l'actina citoscheletrica e localizzato nella linea Z ed interagiscono con a-actinina. Miopalladina si esprime in particolare nel muscolo striato mentre palladina è ubiquitariamente espresso. Abbiamo generato topi knockout per miopalladina [sia cardiaca (costitutiva e inducibile) che nel muscolo scheletrico specifico] e per palladina (knockout completa per palladina risulta con letalità embrionale). Miosprina è una proteina muscolo striato specifica A-chinasi di ancoraggio (AKAP) localizzato nel costamero e il sarcomero. Interagisce con una varietà di proteine, tra cui a-actinina, distrofina, dysbindin, desmina, titina, calpaina 3 e calcineurina. Abbiamo generato un modello di topo knockout miosprina (literal)
Tecniche di indagine
  • Gli studi si basano su analisi di diversi topi knockout e mutanti usando un approccio multidisciplinare. Gli approcci utilizzati includono: In vitro: Clonaggio, Estrazione RNA, DNA e proteine, Northern e Western blot, PCR in tempo reale, analisi di espressione genica Illumina, espressione delle proteine, test a tendina, saggi biochimici, istologia, colorazioni immunofluorescenza e microscopia, coltura cellula, l'isolamento di culture primari dal cuore e nel muscolo scheletrico, le misure Ionoptics della contrattilità cardiaca e transiente di calcio in cardiomiociti adulti isolati. Studi in vivo sul muscolo includono: attività fisica su tapis roulant o volontaria su ruote, denervazione, iniezione cardiotoxin, modello ipertrofia EDL. Studi in vivo sul cuore sono: ecocardiografia, ECG, costrizione transaortica, emodinamica, infarto miocardico, impianto di minipompe. (literal)
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