Descrizione del modulo "Controllo trascrizionale e post-trascrizionale nello sviluppo, nella proliferazione e nel differenziamento cellulare (SV.P17.008.001)"

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  • Descrizione del modulo "Controllo trascrizionale e post-trascrizionale nello sviluppo, nella proliferazione e nel differenziamento cellulare (SV.P17.008.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I risultati delle ricerche in corso, attraverso l'identificazione di nuovi biomarcatori, anche secreti in forma libera o in vescicole circolanti, potranno contribuire al miglioramento del processo di diagnosi di patologie associate a un'alterazione dei meccanismi molecolari che regolano la determinazione, la proliferazione e il differenziamento cellulare. Inoltre, la messa a punto e la validazione di un sistema M-TS, utilizzando il sistema di embrione di riccio di mare, potrà avere impatto nel processo di \"drug discovery and development\". (literal)
Tematiche di ricerca
  • La ricerca proposta riguarda lo studio delle fasi precoci dello sviluppo embrionale, della proliferazione e del differenziamento cellulare in condizioni normali ed alterate. Le principali tematiche sono: 1) la determinazione del ruolo funzionale del traffico di membrane e di specifiche modifiche post-traduzionali (lipidazione) nel differenziamento del muscolo scheletrico; 2) lo screening funzionale di inibitori della EMT embrionale; 3) la caratterizzazione delle funzioni alternative di enzimi multifunzionali (i.e. alfa enolasi, la sua variante nucleare MBP-1 e l'isoforma localizzata in membrana) in relazione alla progressione neoplastica e/o alla resistenza acquisita verso farmaci nel carcinoma mammario; 4) lo sviluppo di un modello olistico dell'interazione microRNA (mRNA); 5) la generazione e la validazione di un modello di Sistema di Gestione della Qualità, da applicare a un laboratorio di ricerca. La linea di attività sul ruolo dei microRNA nelle leucemie acute non è stata portata avanti nel 2014 in assenza di finanziamenti dedicati. (literal)
Competenze
  • Ci si avvale delle competenze di biologia cellulare e molecolare maturate negli anni dai singoli proponenti, basate anche su periodi di formazione e approfondimento di tematiche specifiche in laboratori internazionali, e di collaborazioni già in atto con gruppi di ricerca esterni. Oltre alla messa a punto di sistemi cellulari stabili e transienti per modulare l'espressione genica e identificare target ed associazioni proteiche, il personale afferente al modulo ha acquisito competenze per la generazione di topi geneticamente mutati, per l'analisi dell'espressione genica mediante microiniezione in embrioni di riccio di mare e anche riguardanti metodologie di Qualità e Project Management. Inoltre, il modulo si avvale di competenze di biologia computazionale, specificatamente nell'ambito di analisi di high-throughput data e microRNA targeting. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le conoscenze acquisite potrebbero essere utilizzate per lo sviluppo di test diagnostici/prognostici, di terapie personalizzate e di saggi a medio throughput (M-TS) per lo screening di molecole bio-attive. In questo contesto, risulta essere importante la realizzazione di un laboratorio di ricerca certificato ISO 9001:2008, dedicato allo sviluppo di metodiche e saggi funzionali per lo screening di molecole bioattive. Tutto ciò potrebbe quindi essere di particolare interesse per l'industria farmaceutica e l'industria biomedica. Inoltre, le conoscenze acquisite in questi anni, riguardo la produzione di topi transgenici e l'isolamento, la propagazione ex vivo, la caratterizzazione e la manipolazione genetica di cellule di mammifero e la caratterizzazione degli esosomi da esse derivate, consentono l'applicazione di tali tecnologie in ambiti quali la terapia cellulare e/o l'ingegneria dei tessuti a scopo terapeutico. (literal)
Tecnologie
  • Per sviluppare un modello dell'interazione tra microRNA e mRNA, si metteranno a sistema misure di espressione di microRNA e mRNA legato, non legato, codificante e totale in linee cellulari di carcinoma mammario. (literal)
Obiettivi
  • La comprensione dei meccanismi di controllo trascrizionale e post-trascrizionale regolanti l'espressione genica durante lo sviluppo embrionale e il differenziamento cellulare offre la possibilità di identificare molecole chiave (proteine regolatrici, enzimi, fattori della trascrizione, ncRNA) la cui funzione, se alterata, può determinare difetti nello sviluppo, nella crescita post-natale e/o nella capacità di riparo delle fibre muscolari o contribuire all'insorgenza di neoplasie. Queste molecole possono diventare oggetto di approcci diagnostici e terapeutici innovativi per malattie degenerative del muscolo scheletrico ed oncologiche. Inoltre, la validazione di modelli e saggi M-TS può essere utile per lo sviluppo di applicazioni appropriate, economicamente vantaggiose e con potenziale valore commerciale, e per l'identificazione di nuovi \"target\" molecolari. Un altro obiettivo è implementare le conoscenze sulle funzioni alternative degli enzimi glicolitici, mediante caratterizzazione di isoforme ed identificazione dei pathway coinvolti nelle localizzazioni sub-cellulari potenzialmente associate alla progressione neoplastica e/o alla resistenza acquisita verso i farmaci. (literal)
Stato dell'arte
  • Il controllo trascrizionale e post-trascrizionale dell'espressione genica è importante nei processi di proliferazione, differenziamento cellulare e nello sviluppo. In particolare, la regolazione post-trascrizionale da parte dei microRNA dipende dal livello di espressione dei mRNA target e degli stessi miRNA. Nell'ambito del differenziamento cellulare abbiamo dimostrato la capacità da parte delle cellule muscolari di rilasciare nanovescicole direttamente dalla membrana plasmatici: tale rilascio è regolato dalla proteina multifunzione Alix. L'inibizione del segnale del recettore di EGF interferisce con la EMT nell'embrione di riccio di mare ed in cellule tumorali di mammifero. Nel contesto delle malattie oncologiche, ed in particolare del carcinoma mammario, varianti con funzioni alternative dell'enzima glicolitico alfa enolasi correlano con proliferazione, invasività cellulare e con le caratteristiche molecolari dei tumori primari. (literal)
Tecniche di indagine
  • Biotecnologie molecolari e cellulari: microiniezioni in embrioni, colture cellulari, trasfezioni stabili e transienti, silenziamento genico tramite siRNA, immunoprecipitazione di AGO-complex (RIP-Chip), misure di espressione genica tramite microarray. Two-Hybrid in lievito, GST-pull down, coimmunoprecipitazione, microscopia ottica e a fluorescenza, immunocitochimica e analisi dell'immagine. Tecniche di clonaggio di DNA ed espressione genica in E.coli. Mutagenesi sito-specifica. Produzione e purificazione di anticorpi policlonali. Analisi tramite gel mono e bidimensionali, western blot, immunoblot, RT-PCR, Realtime PCR. In particolare per quanto riguarda la linea di attività sul differenziamento miogenico: coltura e manipolazione di cellule staminali murine e generazione di topi knock-out. Isolamento, coltura e caratterizzazione di fibroblasti, cardiomiociti, e mioblasti murini in colture primarie. Manipolazione e altre tecniche sperimentali di base sugli animali da laboratorio (topi e ratti). Animali transgenici: produzione, mantenimento, tipizzazione. Isolamento ed analisi di esosomi. (literal)
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