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Focus per Istituto IBIOM

Biogenesi delle Membrane di Trasduzione dell'Energia (2016)  

Particolare attenzione è data allo studio della biogenesi mitocondriale e della sua regolazione in condizioni fisiopatologiche. Infatti, i mitocondri, organuli dotati di membrane di trasduzione dell’energia, sono fondamentali nella risposta della cellula a vari tipi di stress. Vengono studiati in particolare: molecole costituenti la membrana mitocondriale quali la cardiolipina e vari aspetti della bioenergetica mitocondriale in situazioni fisiopatologiche e dismetaboliche, il DNA mitocondriale e i fattori nucleari che ne regolano l’espressione, ed il proteoma.
Lo studio delle membrane di trasduzione dell’energia ha coinvolto anche sistemi diversi dal mitocondrio, quali le membrane di cloroplasto di spinacio, in quanto sede di proteine coinvolte nella cattura della luce (light harvesting complex), e batteri fotosintetici (Rhodobacter sphaeroides) di interesse per il biorisanamento ambientale. L’interesse per i batteri e la loro capacità di costituire una fonte ancora poco sfruttata di enzimi di interesse industriale, ha dato l’avvio a nuovi studi basati su approcci metagenomici per l’individuazione di enzimi attivi anche in condizioni estreme.


Sistemi bioenergetici di membrana: meccanismi funzionali e fisiopatologia (2016)  

Studio dei meccanismi di controllo cellulare della espressione, funzione e assemblaggio dei complessi della catena respiratoria in eucarioti e procarioti. In questo contesto la trasduzione del segnale, in particolare l’AMPc, gioca un ruolo principale nella regolazione della biogenesi e della funzionalità mitocondriale, e del bilancio dei ROS in condizioni fisiologiche e patologiche.
Un’altra area di interesse riguarda lo studio dei complessi respiratori di membrana in microrganismi di interesse industriale. Particolari risultati sono stati ottenuti riguardo la struttura e la funzione dei complessi citocromo c ossidasi e ATP sintasi di mitocondri e batteri.
Molte malattie genetiche, e varie forme di cancro, sono causate da mutazioni nonsenso che generano codoni di stop prematuri (PTCs) con conseguente arresto prematuro della traduzione. Le conseguenze funzionali della presenza di PTC comprendono la degradazione del mRNA e la sintesi di proteine tronche spesso aberranti o non funzionali. Ad oggi non è disponibile una terapia genica per il trattamento terapeutico di queste malattie. Un approccio alternativo è basato sull’uso di agenti chimici capaci di sopprimere i PTCs (read through), interferendo con il meccanismo di lettura del PTC ma non del codone di stop naturale, ripristinando la sintesi dell’intera proteina. La ricerca di molecole a basso peso molecolare, capaci di indurre read through ha grande rilevanza in tale contesto e richiede un efficiente sistema di screening su larga scala.


Trasportatori mitocondriali: struttura e meccanismi funzionali (2016)  

L’attività di ricerca è volta all’identificazione e caratterizzazione funzionale e strutturale di proteine trasportatrici della membrana interna dei mitocondri appartenenti alla famiglia SLC25 conosciuta come “mitochondrial carrier family (MCF)”. I principali aspetti riguardano: i) lo studio del rapporto tra struttura e funzione dei trasportatori mitocondriali; ii) l’effetto di molecole endogene e xenobiotiche sull’attività di trasporto mediata dai trasportatori mitocondriali; iii) l’identificazione dell’attività catalitica di elementi della famiglia dei trasportatori mitocondriali di funzione ancora ignota e lo studio del loro ruolo fisiologico sia in modelli cellulari che in vitro; iv)
l’identificazione di mutazioni di geni codificanti membri della famiglia SLC25 in pazienti affetti da malattie associate a disfunzioni di trasportatori mitocondriali e lo studio dei meccanismi patogenetici in modelli cellulari.


Interrelazione nucleo/citoplasma/mitocondri nell'omeostasi cellulare (2016)  

Oggetto di studio della commessa sono le vie di segnalazione e il metabolismo mitocondriale in modelli di malattie neurodegenerative, del neurosviluppo e nel cancro. Il delicato bilancio fra morte e proliferazione cellulare è essenziale nella genesi di diverse patologie e i mitocondri si stanno rivelando fattori chiave nella regolazione della crescita/morte cellulare, nella segnalazione intracellulare e nell’integrazione di segnali di stress. I target di questa ricerca riguardano la comunicazione retrograda mitocondri-nucleo, la modulazione del metabolismo mitocondriale in condizioni fisiopatologiche e il network di segnali intra ed inter-cellulari nella regolazione della proliferazione, invasione e morte cellulare. I principali obiettivi scientifici sono: i) capire come le reti di segnalazione cellulare regolino decisioni di vita e di morte; ii) scoprire nuovi composti naturali e/o di sintesi in grado di interferire con la patologia per future applicazioni in campo farmacologico


Studio della biodiversità molecolare per lo sviluppo di processi e prodotti innovativi (2016)  

L’attività di ricerca si articola nelle seguente tematiche:
1) sviluppo di metodologie bioinformatiche e banche dati specializzate per l’analisi tassonomica e la caratterizzazione funzionale di dati “omici”. 2) annotazione strutturale e funzionale del genoma e studio dei meccanismi di regolazione dell’espressione genica di organismi procariotici ed eucariotici, virus e organelli (mitocondri e cloroplasti) attraverso tecnologie High-Throughput Sequencing (HTS) e strumenti bioinformatici avanzati. 3) caratterizzazione tassonomica e funzionale del microbioma di campioni ambientali (tra i quali acque, suoli, sedimenti), clinici (tra i quali feci, mucosa intestinale, aria espirata) ed agroalimentari (tra i quali prodotti intermedi di filiere fermentative) basata su approcci metagenomici con tecnologie di sequenziamento ad alta processività (HTS) e strumenti bioinformatici avanzati.


 
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