Chiara D'Onofrio "Junior" Award

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    SIBBM, in collaboration with the Chiara D'Onofrio Foundation, also supports the “Junior” Chiara D'Onofrio Award. The prize is awarded to the best oral communication at the SIBBM Seminar by PhD students or Postdocs pre-selected to speak on the basis of the submitted abstract. The decision is taken "on the spot" by the SIBBM Executive Committee together with the local Organizers of the Seminar, and will be awarded to the best of the works presented. The amount of the prize is set at € 1000.

    Il premio del 2019 è stato consegnato alla Dott.ssa Federica Marasca.

    Federica Marasca

    Federica Marasca si è laureata in Genetica e Biologia Molecolare presso l’Università degli Studi di Roma “La Sapienza” nel 2011. Ha conseguito il dottorato di ricerca in Biologia Cellulare e Molecolare presso l’Università degli Studi di Roma “Tor Vergata” nel 2016, lavorando presso il laboratorio del Dr. Orlando a Roma, nel quale ha potuto coltivare il suo interesse per i meccanismi di regolazione e plasticità epigenetica. Dal 2016 ad oggi lavora come Post Doc presso il laboratorio della Dr.ssa Bodega a Milano in INGM, dove si occupa di comprendere le funzioni del “non-coding genome”, ed in particolare degli RNA espressi dagli elementi ripetuti LINE-1, nel regolare l’identità ed i processi di attivazione dei linfociti T umani.

    Intronic LINE-1 retention mediates the switch to activation in human CD4+ T cells
    Transposable Elements (TEs) are emerging as key epigenetic molecules involved in cell plasticity and tissue-specific regulation; they represent a prolific source of non-coding regulatory RNAs and 3D genome organizers. However, their specific function in regulating the epigenome in adult cell commitment and differentiation is unexplored yet. Therefore, we are investigating TEs dynamics in human primary T lymphocytes. We found that T cell subsets show a specific and dynamic pattern of TEs expression, among them LINE1 (L1) are stably chromatin associated RNAs enriched in Naïve CD4+ T cells, that are 3D-organized in chromatin compartments actively transcribed, foreseeing a possible ncRNAs function. Interestingly upon T cell activation, L1 RNAs is quickly downregulated in a TCR dependent manner; mTORC-1 signaling pathway is regulating these dynamics. L1 chromatin RNA knock down in CD4+ Naïve cells showed an increase ability to differentiate in effector subsets, suggesting that these transcripts have the ability to govern T cell identity. This prompt us to investigate L1 dynamics in tumor context, as nothing is known regarding epigenetic features of exhausted and immunosuppressed Tumor Infiltrating Lymphocytes (TILs). Interestingly, we discovered an aberrant L1 re-expression in TILs, where L1 depletion is able to reestablish TILs effector function. Through the generation of chromatin enriched RNA seq datasets and the de novo transcripts reconstruction we have identified that L1 are contained within the introns of other transcriptional units, foreseeing a regulatory function in increasing transcriptome complexity. Overall, we aim at uncovering the contribution of TEs in the epigenetic governance of T lymphocytes, never characterized so far, with potential translational implications in the cancer immunology field.

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    SIBBM, in collaboration with the Chiara D'Onofrio Foundation, also supports the “Junior” Chiara D'Onofrio Award. The prize is awarded to the best oral communication at the SIBBM Seminar by PhD students or Postdocs pre-selected to speak on the basis of the submitted abstract. The decision is taken "on the spot" by the SIBBM Executive Committee together with the local Organizers of the Seminar, and will be awarded to the best of the works presented. The amount of the prize is set at € 1000.

    Il premio del 2018 è stato consegnato al Dott. Matteo Pallocca.

    Matteo Pallocca

    Matteo Pallocca, informatico, muove i primi passi nel mondo della bioinformatica nel 2012 come studente tirocinante per l’Hubrect Institute (Utrecht, Olanda), mentre conclude il suo piano di studi focalizzato sull’Intelligenza Artificiale e il Machine Learning. Si laurea nel 2013 in Informatica presso l’Università “Sapienza” di Roma presentando un progetto sugli effetti della compressione dei dati Next-Generation Sequencing, dopo mesi di lavoro e sviluppo presso il CASPUR-CINECA di Roma. Nel 2014 riceve una borsa di studio dal Dipartimento di Biotecnologie Cellulari ed Ematologia dell’università Sapienza, nell’ambito del progetto EPIGEN, dove si occupa dello sviluppo di pipeline automatizzate su ambiente High Performance Computing (HPC) per analisi di dati NGS. Dal 2015 è uno dei responsabili della bioinformatica NGS nella facility di Genomica dell’Istituto Nazionale Tumori Regina Elena di Roma. Nel 2017 è tra i fondatori del gruppo di Bioinformatica per Alleanza Contro il Cancro, la più grande rete oncologica di ospedali di ricerca italiani. Attualmente i suoi interessi principali sono lo sviluppo di una piattaforma di ImmunoInformatica per il progetto Alleanza Contro il Cancro-Immunotherapy, la validazione di biomarcatori tumorali e lo studio di nuove tecniche -omiche per la valutazione di eventi epigenetici.

    Che-1/AATF-induced transcriptionally active chromatin promotes cell growth in Multiple Myeloma
    Tumor transformation is the result of genetic modifications that alter gene transcription, resulting in a specific oncogenic program. In recent years, several exciting discoveries have shown that aberrant epigenetic modifications play a major role in the genesis and progression of cancer. Multiple myeloma (MM) is a cancerous pathology resulting from a clonal expansion of plasma cells, characterized by abnormal production and secretion of monoclonal antibody proteins. This disease shows a great heterogeneity, caused not only by genetic abnormalities but also by numerous epigenetic aberrations. Here we demonstrate that the RNA Polymerase II (Pol II) binding protein, Che-1 is required for MM cell growth by sustaining genome wide transcription and recruitment of Pol II to the DNA. Notably, we found that Che-1 localizes on active chromatin and that its depletion leads to accumulation of heterochromatin by a global decrease of histone acetylation. Strikingly, transgenic mice expressing human Che-1 in plasma cells develop MM with clinical features resembling those observed in the human disease. Moreover, Che-1 downregulation decreases BRD4 chromatin accumulation to further sensitize MM cells to bromodomain and extra-terminal (BET) inhibitors. In summary, our findings identify Che-1 as a key player for maintaining open chromatin required for sustaining MM growth. These findings support Che-1 as a possible target for MM therapy, alone or in combination with BET inhibitors.

  • Il premio del 2017 è stato consegnato al Dott. Tito Panciera.

    Tito Panciera

    Tito Panciera, si è laureato nel 2012 in Biologia Molecolare presso l’Università degli Studi di Padova, sostenendo una tesi sperimentale sullo studio dell’interazione tra le vie di trasduzione del segnale di Wnt e Hippo. Nel 2016 ha conseguito presso l’Università degli Studi di Padova il Dottorato di Ricerca in Bioscienze con una tesi dal titolo “YAP/TAZ and somatic stem cells”. Attualmente è titolare di un assegno di ricerca presso il Dipartimento di Medicina Molecolare dell’Università di Padova, dove si occupa sotto la supervisione del Prof. Stefano Piccolo dello studio del ruolo di YAP/TAZ nel fenomeno della plasticità cellulare e dello sviluppo tumorale.

    De novo generation somatic stem cells by YAP/TAZ
    Primary adult stem cells of given organs – when seeded in the appropriate culture conditions – are endowed with the ability to self-organize into organoids that acquire an ordered tissue architecture, characterized by multilineage differentiation reminiscent of in vivo tissues. Organoids hold the advantage of recapitulating distinctive features of in vivo tissue biology and can be propagated in vitro for long periods of time, preserving genetic integrity. Still, efforts towards effective organoid derivation to understand SC biology and for disease modeling in vitro remain limited by the fact that SCs are rare and difficult to purify or expand from native tissues. We found that transient expression of exogenous YAP, or its closely-related paralogue TAZ, in primary differentiated mouse cells can induce conversion to a tissue-specific stem/progenitor cell state. Differentiated mammary gland, neuronal, and pancreatic exocrine cells, identified using a combination of cell sorting and lineage tracing approaches, efficiently convert to proliferating cells with properties of stem/progenitor cells of their respective tissues after YAP induction. YAP/TAZ-induced SCs (or “ySCs”) can be cultured long-term without signs of transformation or loss of differentiation potentials, comparably to endogenous tissue-derived SCs. YAP-induced mammary stem/progenitor cells show molecular and functional properties similar to endogenous MaSCs, including organoid formation and mammary gland reconstitution after transplantation. Importantly, through conditional knockout experiments, we also identified YAP/TAZ as the key endogenous factors required for self-renewal and expansion of mammary and pancreatic organoids and neural stem cells. This finding has implications for understanding the molecular determinants of the somatic stem cell state and may hold broader significance for a better understanding of the dynamics of tissue organization and for disease modeling.

  • Il premio del 2016 è stato consegnato al Dott. Ivano Legnini.

    Ivano Legnini

    Ivano Legnini, ha recentemente conseguito il dottorato di ricerca in genetica e biologia molecolare presso la Sapienza di Roma, con una tesi dal titolo "Circular RNAs expression and function in myogenesis". Lavora nel laboratorio di Irene Bozzoni, con la quale ha svolto il suo intero percorso di studi, dalla laurea triennale in scienze biologiche conseguita nel 2010 passando per la magistrale in genetica e biologia molecolare nel 2012. Ha iniziato a fare ricerca nel campo della Distrofia Muscolare di Duchenne, per poi concentrare i propri sforzi sempre più sulla scienza di base, studiando in particolare i meccanismi di biosintesi e funzione degli RNA non codificanti. Durante il dottorato ha dedicato parte della sua attività alle discipline computazionali legate alla biologia ed ha spostato l'attenzione del proprio lavoro allo studio degli RNA circolari, una nuova classe di RNA la cui origine evolutiva e la cui funzione sono sostanzialmente ignote. Durante gli studi, ha vinto alcune borse di studio per periodi di formazione all'estero, passando del tempo presso la Harvard Medical School a Boston, finanziato dalla Fondazione Giovanni Armenise, e presso il Max Delbrück Center for Molecular Medicine a Berlino, con una borsa della European Molecular Biology Organization, e numerosi riconoscimenti legati alla propria carriera accademica, come il premio Laureato dell'Anno della Sapienza nel 2015. Attualmente sta concludendo i propri progetti di ricerca a Roma e sta programmando la propria partenza per andare a lavorare all'estero.

    Circular RNAs expression, function and protein-coding potential in myogenesis
    Circular RNAs (circRNAs) have been recently re-discovered as a large class of RNAs broadly expressed among eukaryotes and particularly enriched in the nervous system of mammals. Their expression is often tissue and cell-specific and, although their biogenesis has been partially dissected in the last years, their role in biologically relevant processes is still largely uncharacterized. Here, we performed expression profiling of circRNAs during in vitro differentiation of murine and human myoblasts, we selected and validated the expression of a subset of highly expressed, conserved circular RNAs and applied a high-content functional genomic screen in order to identify functional molecules. Among the circRNAs whose knock-down resulted into detectable phenotypes, we identified circ-ZNF609 as a regulator of myoblasts proliferation and we found that it is able to encode a protein, representing the first example of a coding circRNA.

  • Il premio del 2015 è stato consegnato alla Dott.ssa Valentina Speranzini.

    Valentina Speranzini

    Appassionata di viaggi e fotografia, Valentina Speranzini lavora all’Università di Pavia come assegnista di ricerca dove si occupa di epigenetica e biologia strutturale. Originaria di Cremona, si laurea nel 2010 a Parma in Biologia Molecolare sotto la supervisione del Prof. Riccardo Percudani, con una tesi di biochimica incentrata sull’analisi dell’origine molecolare dell’iperuricemia nell’uomo e nei primati antropomorfi. Dopo alcuni tirocini formativi, nel 2011 si trasferisce poi a Pavia, dove consegue il dottorato di ricerca in Scienze Biomolecolari e Biotecnologie nel laboratorio di Biologia Strutturale del Prof. Andrea Mattevi. Svolge parte della sua attività in Olanda, presso il Netherlands Cancer Institute di Amsterdam, grazie ad una borsa EMBO. Questo le permette di completare i suoi studi sui meccanismi molecolari di riconoscimento dei nucleosomi da parte del complesso modificatore della cromatina LSD1-CoREST. Nel 2014, dopo il dottorato, rimane a Pavia per ampliare gli studi di biochimica e biologia strutturale applicata all’epigenetica, focalizzandosi anche sul modificatore HDAC e sullo screening di potenziali inibitori di questo sistema.

    Mechanisms of nucleosome recognition by histone demethylase complex LSD1-CoREST
    Human LSD1, Lysine-specific demethylase working on histone tail as chromatin modifier, is typically found in association with CoREST1 and HDACs, forming a stable module which acts in concert removing epigenetic marks for gene activation. LSD1 is involved in a large number of physiological processes, from gene silencing to differentiation, as well as many pathological events. Despite many biochemical data are available, the molecular bases for the substrate recognition by LSD1-CoREST1 (LC) are not known. Indeed, the aim of this research is to reveal the molecular details of the assembly of LSD1-CoREST1 in complex with the nucleosome (NCP). In this regard, the LSD1-CoREST1 heterodimer and its surface mutants have been purified in recombinant form, with the aim of mapping the enzyme-nucleosome interactions. We devised and reconstituted chemically-modified NCPs that proved to covalently stabilize the LC-NCP complex in vitro. This allowed, for the first time, the purification of a homogenous sample used for the research. The data obtained from fluorescence polarization and analytical chromatography were combined to build a starting model for the recognition process, that was fully dissected after we solved, in solution, the structure at low resolution of the complex using SAXS. These results allowed us to understand how the recognition of NCPs occurs: the nucleosome is initially engaged by CoREST1 binding to the DNA and this leads the histone tails to be detached from the NCP surface and subsequently being recognized and processed by the demethylase. Some questions still remain unsolved regarding the dynamics of the process, that is being analyzed through advanced microscopy techniques. Furthermore, our studies will involve histone deacetylase, a key player in the chromatin modification by LSD1.

  • Il premio del 2014 è stato consegnato al Dott. Giovanni Sorrentino.

    Giovanni Sorrentino

    Giovanni Sorrentino si è laureato nel 2008 in Biotecnologie Mediche presso l’Università degli Studi di Ferrara, sotto la supervisione del Prof. Rosario Rizzuto, sostenendo una tesi sperimentale volta allo studio dello ione Calcio come secondo messaggero intracellulare. Successivamente, nel 2009, si trasferisce a Trieste presso il Laboratorio Nazionale CIB coordinato dal Prof. Giannino Del Sal, conseguendo una borsa di studio Telethon volta allo studio delle attività mitocondriali della proteina oncosoppressiva p53. Nel 2011 vince il bando di concorso per accedere al programma di dottorato in Biomedicina Molecolare dell’Università di Trieste. Da allora ha studiato il ruolo del metabolismo lipidico nel tumore alla mammella ricevendo, nel 2014 il titolo di Dottore di Ricerca. Attualmente conduce la sua attività di ricerca nel laboratorio del Prof. Del Sal grazie ad una borsa di ricerca finanziata dall’AIRC (Associazione Italiana Ricerca sul Cancro).

    Ruolo del metabolismo lipidico nella regolazione delle attività pro-oncogeniche delle proteine YAP e TAZ
    Le proteine YAP e TAZ sono i mediatori nucleari della via di segnalazione intracellulare chiamata “Hippo pathway”. Questa via risulta particolarmente importante durante lo sviluppo embrionale essendo in grado di indurre la proliferazione cellulare e l’espansione delle cellule staminali. Recenti studi hanno svelato un ruolo cruciale della Hippo pathway e, in particolare di YAP e TAZ, nell’induzione di un vasto numero di neoplasie come il tumore alla mammella e al fegato. In particolare è stato scoperto che queste proteine sono in grado di: sostenere la crescita del tumore primario; favorire la metastatizzazione in tessuti secondari; conferire capacità di resistenza ai farmaci in pazienti sottoposti a chemioterapia. Ad oggi, il ruolo del metabolismo cellulare, ed in particolare di quello lipidico, nel controllo delle attività pro-tumorali di YAP e TAZ risulta sconosciuto. Nel nostro laboratorio abbiamo testato centinaia di farmaci per la loro capacità di inibire YAP e TAZ in cellule di tumore metastatico alla mammella. I risultati hanno portato all’identificazione delle Statine come potenti inibitori di questi due oncogeni. Le statine sono farmaci utilizzati in clinica per la loro efficacia nel ridurre i livelli di colesterolo in pazienti con problemi cardiovascolari. L’effetto terapeutico delle statine è dovuto alla loro capacità di inibire la “via del mevalonato”, ovvero la via biosintetica intracellulare in grado di sintetizzare molti lipidi tra cui il colesterolo e gli isoprenoidi. I nostri studi hanno così dimostrato che la via del mevalonato è profondamente alterata nei tumori, dove è in grado di sostenere YAP e TAZ attraverso l’attivazione delle proteine Rho-GTPasi mediata dal metabolita geranylgeranyl-pirofosfato. L’utilizzo clinico delle Statine potrebbe quindi avere un effetto anti-tumorale e anti-metastatico nei tumori caratterizzati da un’attivazione aberrante delle proteine YAP e TAZ.

  • Il premio del 2013 è stato consegnato al Dott. Gabriele Fontana.

    Gabriele Fontana

    Gabriele Fontana si è laureato nel 2004 in Scienze Biologiche presso l’Università di Milano-Bicocca. Nel 2007, presso lo stesso Ateneo milanese, ha conseguito la Laurea Specialistica in Biologia Molecolare, sostenendo una tesi sperimentale effettuata presso il Dipartimento di Genetica Molecolare dell’Ospedale San Raffaele. Successivamente, nel 2008, ha vinto il concorso per accedere al programma di Dottorato in Medicina Traslazionale e Molecolare (DIMET) del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell’Università di Milano-Bicocca. Nel periodo 2009-2011 ha svolto attività di ricerca connesse al suddetto dottorato presso il laboratorio della Professoressa Silvia Barabino. Nel 2012 ha ricevuto il titolo di Dottore di Ricerca con una tesi dal titolo “Lo stress mitocondriale deregola l’espressione di Brahma, un fattore di rimodellamento della cromatina che controlla la trascrizione e lo splicing di geni coinvolti nella crescita e nella guida dell’assone”. Attualmente svolge attività di ricerca come Postdoc presso lo stesso laboratorio.

    Lo stress ossidativo altera la scelta degli esoni terminali tramite la downregolazione di Brahma e la dissociazione del complesso CstF
    Lo stress ossidativo è stato connesso a svariate patologie umane, tra le quali cancro e malattie neurodegenerative, come ad esempio la Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA). Dal punto di vista molecolare, lo stress ossidativo causa severe alterazioni dell’espressione genica. Nel nostro laboratorio, siamo interessati a comprendere i meccanismi alla base di queste alterazioni, ed in particolare delle deregolazioni a carico dello splicing alternativo, in modelli cellulari di neurodegenerazione. Il mio progetto è partito dai risultati di un’analisi microarray effettuata su cellule di neuroblastoma umano overesprimenti la proteina SOD1 contenente la mutazione G93A, una delle mutazioni più frequenti osservate nei casi di SLA familiare. Abbiamo dimostrato che l’overepressione della SOD1(G93A), una causa di stress ossidativo, altera l’espressione genica e la scelta di esoni alternativi (Lenzken S. C. et al., Human Mutation, 2011). La mia attenzione si è focalizzata su SMARCA2, uno dei geni più fortemente downregolati dall’overespressione della SOD1(G93A), il quale codifica per Brahma (Brm), una delle due subunità ATPasiche alternative del complesso SWI/SNF di rimodellamento della cromatina. Brm è in grado di rimodellare la cromatina, regolando quindi la trascrizione, ma partecipa anche alla regolazione dello splicing alternativo. Mi sono interessato a capire il meccanismo molecolare tramite il quale Brm regola lo splicing alternativo di esoni terminali, un evento che consente di codificare proteine con diverse estremità C-terminali. Abbiamo dimostrato che Brm viene downregolato da svariate fonti di stress ossidativo in diverse tipologie cellulari, dando quindi validità generale alla nostra osservazione iniziale. Successivamente, siamo stati in grado di determinare il meccanismo tramite il quale Brm induce la scelta preferenziale dell’esone terminale distale. Brm localizza cotrascrizionalmente a livello della regione genomica contenente l’esone terminale prossimale e ne inibisce l’inclusione nel trascritto maturo reclutando il complesso BRCA1/BARD1, il quale possiede attività di ubiquitina-ligasi. Questo complesso ubiquitina in modo specifico la subunità CstF50 del complesso CstF che partecipa al taglio ad alla poliadenilazione del trascritto primario. L’ubiquitinazione di CstF50 comporta la dissociazione del complesso CstF, fatto che inibisce l’inclusione dell’esone prossimale ed induce in parallelo la scelta preferenziale dell’esone terminale distale. Questa osservazione, che è stata verificata essere veritiera per un pannello di geni alterati nella scelta dei propri esoni terminali dall’overespressione della SOD1(G93A), rappresenta il primo esempio di “dialogo” tra un complesso di rimodellamento della cromatina ed i complessi molecolari che partecipano al taglio ed alla poliadenilazione del trascritto primario.

  • Il premio del 2012 è stato consegnato alla Dott.ssa Cecilia Battistelli.

    Cecilia Battistelli

    Cecilia Battistelli si è laureata in Scienze Biologiche presso l’Università di Roma Sapienza. Successivamente ha conseguito la Laurea Specialistica in Genetica e Biologia molecolare presso lo stesso Ateneo. Nel 2008 ha vinto il Concorso per il Dottorato di Ricerca in Biologia Umana e Genetica che ha svolto presso il laboratorio della Prof.ssa Rossella Maione (Dipartimento di Biotecnologie cellulari ed Ematologia). Nel 2012 ha ottenuto il titolo di Dottore di Ricerca con una tesi dal titolo “MyoD regola l’espressione di p57kip2 interagendo con un elemento lontano in cis e modificando una struttura di ordine superiore della cromatina“. Da gennaio 2012 ad oggi è assegnista di ricerca presso il Dipartimento di Biotecnologie cellulari ed Ematologia dell’Università Sapienza di Roma.

    MyoD regola l’espressione di p57kip2 interagendo con un elemento distale in cis e modificando una struttura di ordine superiore della cromatina
    Il fattore di trascrizione MyoD, che rappresenta il principale regolatore del differenziamento muscolare, dirige un programma complesso di espressione genica durante la miogenesi. In questo contesto l’up-regolazione dell’inibitore delle CDK p57kip2 gioca un ruolo critico nel coordinare l'arresto della crescita e il differenziamento durante lo sviluppo muscolare. p57kip2 mostra un profilo di espressione altamente specifico ed è soggetto ad un complesso controllo epigenetico che guida l'imprinting dell’allele paterno. Tuttavia, i meccanismi regolativi che disciplinano la sua espressione durante lo sviluppo sono ancora poco conosciuti. Nell’ambito della nostra ricerca abbiamo identificato un meccanismo inaspettato attraverso il quale MyoD regola la trascrizione di p57kip2 nel differenziamento delle cellule muscolari. Abbiamo dimostrato che l'induzione di p57kip2 richiede il legame di MyoD ad un elemento distale situato all'interno della regione KvDMR1 che controlla l’imprinting e il conseguente rilassamento di un loop di cromatina che coinvolge il promotore di p57kip2. Abbiamo anche trovato che la regolazione di p57kip2 dipendente dal differenziamento, sebbene coinvolga una regione che controlla il processo di imprinting, è distinta e gerarchicamente subordinata all’imprinting stesso. Questi risultati evidenziano un nuovo meccanismo con il quale MyoD regola l'espressione genica attraverso la modificazione di strutture cromatiniche di ordine superiore. I nostri risultati suggeriscono inoltre che il ripiegamento della cromatina mediato dalla KvDMR1 potrebbe spiegare l'espressione altamente ristretta di p57kip2 durante lo sviluppo e, eventualmente, il suo silenziamento aberrante in alcune patologie.

  • Il premio del 2011 è stato consegnato alla Dott.ssa Livia Modica.

     Livia Modica

    Livia Modica, nata a Catania il 25.5.1982, consegue la laurea triennale in Biotecnologie il 16.12.2004 presso l’Università di Milano-Bicocca. Successivamente, il 5.2.2007 consegue la laurea specialistica in Biotecnologie industriali presso l’università di Milano-Bicocca. Nel 2008 ottiene una borsa di studio pre-dottorato presso il gruppo del Prof. Francesco Blasi all’IFOM (Istituto FIRC di Oncologia Molecolare), Milano. Nel 2009 viene selezionata per il programma di dottorato in Medicina Molecolare della SEMM (Scuola Europea di Medicina Molecolare), gruppo del Prof. Francesco Blasi (IFOM, Milano). Attualmente svolge il terzo anno del suddetto programma di dottorato.

    Il ruolo della proteina Prep1 nel mantenimento delle cellule staminali ematopoietiche
    Prep1 è un fattore di trascrizione caratterizzato dalla presenza di un omeodominio, ed appartiene alla famiglia delle proteine TALE. Prep1 svolge un ruolo fondamentale sia durante lo sviluppo embrionale che nei tessuti adulti. Nel modello murino, una mutazione nulla che distrugge l’espressione del gene Prep1 provoca, intorno al quinto giorno di gestazione (E5), la morte dell’embrione, dovuta ad una forte apoptosi p53 dipendente delle cellule dell’epiblasto. Prep1, inoltre, nei tessuti adulti, svolge il ruolo di soppressore tumorale. Infatti, come è stato recentemente dimostrato dal nostro gruppo, Prep1 è assente o debolmente espresso nel 75% dei tumori umani. Per capire pienamente il ruolo di Prep1 nella tumorigenesi è dunque necessario incominciare a studiare i meccanismi molecolari in cui esso è coinvolto. Lo scopo del nostro lavoro si inserisce dunque in questo contesto e ha il fine di mettere in luce il ruolo di Prep1 nell’ematopoiesi e in particolare nella biologia delle cellule staminali ematopoietiche. Nel modello murino, una mutazione ipomorfa del gene Prep1 (Prep1i/i) riduce l’espressione dei livelli proteici al 3-10% rispetto al wild tepee. Gli embrioni che portano questa mutazione muoiono tra E17.5 e la nascita, mostrano un fenotipo pleiotropico. Gli embrioni Prep1i/i presentano diverse anomalie tra cui l’ipoplasia di molti organi, difetti oftalmici e angiogenici, e in particolare importanti difetti in tutta la linea ematopoietica. Poiché durante lo sviluppo embrionale, tra E11 e la nascita, l’ematopoiesi avviene nel fegato fetale, abbiamo scelto come modello per questo studio il fegato fetale a E14.5. Inizialmente, abbiamo osservato che le cellule staminali ematopoietiche, identificate tramite analisi FACS come Lin-Sca1+ckit+CD150+CD48-CD41-, appaiono sensibilmente diminuite in numero rispetto alla controparte wild type. Queste cellule, inoltre, mostrano una ridotta capacità di formare colonie ex vivo, come abbiamo potuto osservare grazie a uno specifico saggio chiamato long term culture-initiating cell che misura il potenziale clonogenico di progenitori e cellule staminali. Le cellule staminali, per definizione, sono quelle cellule in grado di ricostituire completamente il sistema ematopoietico di riceventi in cui quest’ultimo è stato precedentemente distrutto tramite radiazioni. Il trapianto, a differenti dosi, di cellule staminali ematopoietche in topi irradiati rappresenta quindi un importante strumento per misurare la frequenza di cellule staminali ematopoietiche. Attraverso questo saggio, abbiamo potuto dimostrare che le cellule da fegato fetale Prep1i/i presentano una ridotta frequenza di cellule staminali ematopoietiche rispetto al wild type. Inoltre le cellule staminali Prep1i/i, in seguito a trapianto in riceventi irradiati, sono sensibilmente meno efficienti nel dare vita ai comparti di progenitori e cellule staminali. Le cellule staminali ematopoietiche, così come tutte le altre cellule staminali, presentano caratteristiche biologiche peculiari. Queste, infatti, sono capaci di auto rinnovarsi (cioè di dar vita a nuove cellule staminali) e di differenziare (di generare tutti i tipi di cellule mature del sangue). Attraverso trapianti seriali abbiamo dunque osservato che le cellule staminali ematopoietiche Prep1i/i mostrano difetti nella capacità di auto rinnovarsi. Inoltre, analizzando la distribuzione delle cellule staminali Prep1i/i nelle diverse fasi del ciclo cellulare, abbiamo potuto notare una drastica riduzione delle cellule quiescenti (che si trovano cioè in G0). Questa osservazione indica il coinvolgimento di Prep1 nel regolare il mantenimento di quel gruppo di cellule staminali ematopoietiche quiescenti che conserva la capacità di autorinnovarsi. Inoltre, abbiamo osservato in queste cellule l’attivazione di pathways che regolano l’attività proliferativa. Ad esempio, abbiamo notato un aumento della fosforilazione di Stat1 ed un'aumentata espressione di Sca1. Queste caratteristiche a livello molecolare possono essere interpretate come responsabili per il fenotipo proliferativo osservato nelle cellule staminali ematopoietiche Prep1i/i. Il nostro lavoro mette dunque in luce un nuovo ruolo di Prep1 come regolatore di processi biologici fondamentali per la biologia delle cellule staminali ematopoietiche. Le osservazioni effettuate a questo proposito possono perciò rappresentare un importante contributo nella comprensione del processo ematopoietico a livello sia fisiologico che patologico.

  • Il premio del 2010 è stato consegnato al Dott. Paolo Grumati.

    Paolo Grumati

    Paolo Grumati ha conseguito la laurea in Biotecnologie Mediche presso l'Università di Padova nell'Aprile del 2005 e nel 2009 ha conseguito il dottorato di ricerca in Genetica e Biologia Molecolare dello Sviluppo sempre presso l'Università di Padova. Attualmente è assegnatario di una borsa di studio nel gruppo del Prof. Paolo Bonaldo al Dipartimento di Istologia, Microbiologia e Biotecnologie Mediche dell'Università di Padova.

    Ruolo dell’autofagia nelle patologie muscolari legate al deficit di collagene VI
    Il collagene VI è una proteina ampiamente diffusa nella matrice extracellulare dei muscoli scheletrici. Mutazioni a carico dei geni codificanti le diverse catene della proteina causano nell’uomo tre patologie muscolari: la miopatia di Bethlem, la distrofia congenita di Ullrich e la miosclerosi. Gli studi eseguiti sui topi con inattivazione mirata del gene Col6a1 (Col6a1–/–) e confermati sui pazienti, hanno dimostrato come la mancanza del collagene VI porti ad apoptosi e degenerazione delle miofibre dovuta alla presenza di alterazioni ultrastrutturali del reticolo sarcoplasmatico e dei mitocondri, ai quali è associata una disfunzione latente. Rimane tuttavia ancora poco chiaro quale sia il meccanismo molecolare responsabile del fenotipo miopatico, ed in particolar modo quale sia il legame tra il collagene VI, le alterazioni agli organelli e l’apoptosi delle fibre muscolari. La presenza d’organelli alterati è associata ad uno squilibrio energetico a carico delle fibre muscolari ed entrambi sono riconducibili da un difetto del processo autofagico. L’autofagia è un meccanismo di sopravvivenza cellulare e si riferisce a qualsiasi via di degradazione proteica intracellulare, che implica la veicolazione d’elementi citosolici ai lisosomi. La macroautofagia è responsabile sia del turnover di proteine e d’organelli non più necessari, sia della degradazione di porzioni di citoplasma funzionale al recupero di amminoacidi per fronteggiare situazioni di stress energetico. Le fibre muscolari Col6a1–/– presentano una ridotta lipidazione e quindi attivazione della proteina LC3, che è implicata nella nucleazione degli autofagosomi sia in condizioni basali sia in seguito all’attivazione dell’autofagia mediante digiuno. La mancata attivazione di LC3 è determinata da un forte blocco del flusso autofagico nei topi Col6a1–/–. L’autofagia è regolata da un gruppo di geni altamente conservato e dalla via di mTOR. La mancata formazione d’autofagosomi nei topi Col6a1–/– è determinata dai bassi livelli proteici di Beclin1 e dall’attivazione costitutiva della via di Akt/mTOR, anche in seguito alla mancanza di nutrimento. L’autofagia nei topi Col6a1–/– può essere riattivata mediante approcci genetici, dietetici e farmacologici. La stimolazione dell’autofagia comporta un notevole miglioramento del fenotipo miopatico dei topi Col6a1–/–. Gli organelli alterati sono rimossi dalle fibre muscolari così da ridurre significativamente i livelli d’apoptosi e portare al recupero della forza muscolare. L’induzione dell’autofagia svolge quindi un ruolo protettivo dei muscoli privi di collagene VI. Analisi biochimiche, sulle biopsie muscolari dei pazienti UCMD e BM rivelano una notevole diminuzione dei livelli Beclin1 e Bnip3 così da giustificare un possibile coinvolgimento dell’autofagia anche nella patologia umana. Quindi, i risultati ottenuti nel modello murino si adattano bene allo studio delle patologie umane. Nel complesso, l’autofagia svolge un ruolo determinante nella patogenesi delle distrofie muscolari associate all’assenza del collagene VI. Il blocco della macroautofagia determina la permanenza di organelli alterati che, a lungo termine, inducono apoptosi e degenerazione delle fibre muscolari. La stimolazione del processo autofagico migliora il quadro miopatico, così che terapie mirate alla stimolazione della macroautofagia potrebbero costituire un efficace approccio terapeutico per tali patologie.

  • Il premio del 2009 è stato consegnato alla Dott.ssa Francesca Orso.

    Francesca Orso

    Francesca Orso ha conseguito la laurea in Scienze Biologiche presso l’Università di Torino nel 2000. Nel 2005 ha conseguito il dottorato in Neuroscienze presso l’Università di Torino e attualmente è assegnista di ricerca presso il Molecular Biotechnology Center di Torino nel gruppo della Dr.ssa Daniela Taverna.

    Analisi delle regioni promotoriali di geni modulati da AP-2α
    Negli Eucarioti la trascrizione genica esercita un ruolo fondamentale in processi biologici complessi quali proliferazione, apoptosi, movimento cellulare o differenziamento attraverso reti trascrizionali complesse che coinvolgono un vasto numero di fattori di trascrizione che legano specifiche sequenze presenti sul DNA. Approcci differenti sono stati sviluppati per studiare il legame tra un fattore trascrizionale e la sequenza da esso riconosciuta al fine di identificare nuovi geni regolati dal fattore di trascrizione in esame. In questo lavoro abbiamo utilizzato tecniche computazionali e sperimentali per trovare nuovi geni regolati da AP-2α, un fattore di trascrizione chiave per numerosi processi cellulari fisiologici e patologici, che controlla l’espressione genica attraverso il legame a sequenze ricche in GC presenti nelle regioni promotoriali di molti geni. Il confronto dell’espressione genica mediante microarrays tra cellule con ridotta espressione di AP-2α (ottenuta mediante RNAi) e cellule con livelli di espressione normali ha portato all’identificazione di 721 geni differenzialmente espressi (309 up-regolati; 412 down-regolati (Orso et al., 2008). La regione promotoriale (-900/+100, considerando il TSS come +1) di ciascun gene identificato è stata analizzata per la presenza di siti di legame per AP-2α, utilizzando la Positional Weight Matrix (PWM) riportata in Jaspar. In questo modo sono stati identificati 264 geni contenenti almeno due siti di legame per AP-2α presumibilmente ad elevata stringenza. Il legame diretto di AP-2α alle regioni promotoriali è stato dimostrato mediante immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) per 11 dei geni identificati. Per uno di questi geni, la Endothelial and Smooth Muscle Derived Neuropilin like molecule (ESDN), la regolazione mediata da AP-2α è stata dimostrata mediante uno studio dettagliato del promotore. Un’analisi di Gene Ontology (GO) effettuata sui 264 geni potenzialmente regolati da AP-2α identificati ha evidenziato un ruolo centrale di AP-2α nella motilità cellulare e nello sviluppo embrionale. Infine, le regioni promotoriali di questi geni sono state analizzate mediante tre approcci computazionali differenti per identificare siti di legame per fattori di trascrizione che possano cooperare con AP-2α nella regolazione della trascrizione. Un arricchimento statisticamente significativo è stato osservato nei geni regolati positivamente da AP-2α per i siti di legame per SP-1.

  • Il premio del 2008 è stato consegnato alla Dott.ssa Beatrice Bodega.

    Beatrice Bodega

    Beatrice Bodega si è laureata in Biotecnologie Mediche presso l’Università di Milano a luglio 2003 ed ha conseguito a dicembre 2006 il dottorato di ricerca in Biotecnologie applicate alle Scienze Mediche nella stessa Università, con una tesi dal titolo Genomica comparativa e Funzioname del locus della Distrofia Facio-scapolomerale. Da novembre 2006 ad oggi è assegnista di ricerca nel gruppo del Prof. Enrico Ginelli al Dipartimento di Biologia e Genetica per le Scienze Mediche a Milano.

    Il Complesso di Repressione Polycomb modella la struttura della cromatina del locus FSHD durante il differenziamento di cellule muscolari umane
    La Distrofia Facio-scapolomerale (FSHD), la terza più comune forma di miopatia umana, è una malattia autosomica dominante associata nel 95% dei casi alla riduzione sotto le 11 unità di un macrosatellite del DNA (D4Z4) localizzato sul subtelomero q del cromosoma 4 (4q35.2), polimorfico nella popolazione generale (da 11 a 110 ripetizioni). Si ipotizza che la delezione dell’array di D4Z4 possa portare ad un consistente rimodellamento della struttura della cromatina della regione 4q, e di conseguenza ad una espressione aberrante dei geni ANT1, FRG1, ed FRG2 ivi mappati. Recentemente è stato osservato un progressivo deterioramento muscolare in topi trasgenici overesprimenti FRG1, ma non ANT1 e FRG2, supportando un modello nel quale la FSHD sia il risultato della overespressione di questo gene. La ipotizzata deregolazione dell’espressione dei geni mappati in 4q35 può anche essere spiegata come la perdita di un più complesso livello di organizzazione tridimensionale dei domini cromatinici nel nucleo interfasico. Abbiamo dimostrato che durante la miogenesi umana la regione contenente il repeat D4Z4 subisce un rimodellamento della struttura cromatinca che coinvolge il reclutamento sul DNA di proteine appartenenti al complesso Polycomb (YY1, Ezh2,) nei mioblasti e la loro perdita nei miotubi. Gli stessi eventi avvengono contemporaneamente sul promotore del gene FRG1, regolando la sua espressione. Abbiamo utilizzato ChIP, 3D immuno FISH e chromosome capture conformation come approcci complementari per descrivere la struttura della cromatina assunta dal locus FSHD durante il differenziamento muscolare, evidenziandone la sua peculiarità rispetto alla maggior parte dei tessuti umani. Questi risultati ci hanno permesso di proporre un modello di regolazione dell’espressione del gene FRG1 probabilmente alterato nei mioblasti derivati da pazienti FSHD a causa della delezione delle unità D4Z4.