Individual G-quadruplex targeting with chemically functionalised CRISPR-Cas9 uncovers ligand-specific biological responses
Marco di Antonio, PhD
Imperial College London, Department of Chemistry, London, UK
When: 12.00-1 pm, Monday, October 21st 2024
Where: Aula Falaschi, Ground floor, Institute of Molecular Genetics Via Abbiategrasso 207, Pavia
(Entrance in Via Ferrata 9, Campus “La Nave”, University of Pavia
I colleghi dell’IGM ricordano Sammy Basso, un ricercatore brillante, un amico sincero, una guida nel nostro lavoro. Pieno di amore per la vita, di disponibilità verso tutti, di ironia e di allegria. Con l’entusiasmo che ci ha trasmesso e con sempre maggiore determinazione continueremo a studiare la progeria. Grazie Sammy!
Un gruppo dell’Istituto di genetica molecolare “Luigi Luca Cavalli-Sforza” del Consiglio nazionale delle ricerche di Pavia (Cnr-Igm) ha individuato il ruolo chiave svolto dalla proteina DDX3X nel preservare l’integrità del genoma cellulare. Il risultato è rilevante dal punto di vista oncologico perché in presenza di processi di trasformazione tumorale l’integrità del genoma è compromessa.
La proteina DDX3X è, infatti, in grado di rimuovere i filamenti di RNA che, quando sono appaiati al DNA e presenti in eccesso, causano instabilità genomica e mutazioni in grado di alterare i normali meccanismi di funzionamento del genoma stesso.
Spiega Giovanni Maga, ricercatore del Cnr-Igm, direttore del Dipartimento di scienze biomediche dell’Ente e responsabile della ricerca: “Nel nostro genoma sono presenti numerose regioni in cui al filamento di DNA sono appaiate molecole di RNA. Insieme formano dei tratti ibridi di RNA e DNA. Le strutture che essi formano, dette ‘R-loops’, svolgono importanti funzioni di regolazione dell’espressione dei geni. Se però sono presenti in eccesso possono causare instabilità genomica e mutazioni e un loro metabolismo alterato è caratteristico di molti tipi di tumore”.
A regolare la presenza di queste strutture, preservando l’integrità del genoma, interviene un nuovo attore, la proteina DDX3X. “I risultati del nostro studio hanno rivelato che questa proteina è in grado di rimuovere il filamento di RNA degli ‘R-loops’ e degradarlo, tenendone sotto controllo la quantità. Non solo: abbiamo rilevato la capacità della proteina DDX3X di legarsi a particolari enzimi, tra cui in particolare l’enzima RNasiH2, già noti per la loro proprietà di degradare i filamenti di RNA e ricostituire la normale doppia elica del DNA. Da tale legame viene così potenziata l’attività di degradazione degli RNA. Anche questo aspetto è del tutto innovativo: non erano infatti noti, a oggi, fattori di supporto a tali processi enzimatici”, aggiunge Maga.
I risultati della ricerca sostenuta da Fondazione AIRC per la ricerca sul cancro, pubblicati sulla rivista Nucleic Acids Research, potranno indicare nuove strategie per combattere l’insorgenza del cancro. “L’espressione di DDX3X è alterata in molti tipi di tumore e tra le numerose funzioni svolte da questa proteina ve ne sono alcune importanti nella trascrizione e nella risposta immunitaria”, conclude Giovanni Maga. “La scoperta di un suo ruolo essenziale nella regolazione degli ‘R-loops’ apre nuovi scenari nella comprensione dei meccanismi con cui la cellula protegge il genoma e, allo stesso tempo, può indicare nuove strategie terapeutiche”.
Per informazioni:
Giovanni Maga
Cnr-Igm, direttore di Cnr-Dsb
giovanni.maga@cnr.it
Ufficio stampa:
Francesca Gorini
Ufficio stampa Cnr
francesca.gorini@cnr.it
Responsabile Unità Ufficio stampa:
Emanuele Guerrini
emanuele.guerrini@cnr.it
ufficiostampa@cnr.it
06 4993 3383
Vedi anche:
MICSE guidelines published in “Cell” provide a universal toolset for cellular senescence in vivo research
Targeting cellular senescence as a therapeutic strategy is considered of great promise to address age-associated diseases including cardiovascular, neurodegenerative, pulmonary, kidney or musculoskeletal diseases. But cellular senescence is a coin with two sides. While chronic senescence is widely implicated in tissue pathology, transiently induced senescence is a vital part of the healing process. Therefore, a deep understanding of senescence processes is needed to tackle precisely the right cells at the right time.
Cellular senescence is a state triggered by stress, characterized by stable cell cycle arrest and increased secretory activity. Recent advancements in tools for studying senescence have opened new possibilities for understanding its diverse roles in health and disease and for exploring senescent cells as therapeutic targets. However, identifying and characterizing senescent cells in tissues and living organisms present several conceptual, methodological, and practical challenges. Traditional markers of senescence, which were originally discovered and validated in cell culture models, often do not function well in the natural tissue environment or “in situ.”
The newly devised “MICSE” guidelines, short for “Minimal Information on Cellular Senescence Experimentation in vivo”, have been developed as toolset that enables a more accurate assessment of the impact of senescent cells on physiological and pathological processes. They provide a comprehensive and updated overview of senescence markers across various contexts and discuss the technical adaptations necessary for the different types of materials available for studying senescence, including biopsies and liquid biopsies like blood samples, and cancer samples, each with their own unique properties and limitations. As there is no single biomarker for cellular senescence, MICSE is based on a uniform toolset of markers and techniques based on multiple indicators that need to be measured simultaneously. The guidelines have now been published in the prestigious scientific journal “Cell”.
Senescence in vivo event and MICSE guidelines were initiated and coordinated by Mikolaj Ogrodnik (LBG), Johannes Grillari (LBI Trauma, and BOKU University), Heinz Redl (LBG), Nadja Ring (LBG) and Marco Demaria (ICSA and ERIBA). They invited scientists from Austria, the United Kingdom, Spain, the United States, Italy, Greece, Japan, Israel, Canada, Germany, and the Netherlands. Fabrizio d’Adda di Fagagna from IGM-CNR and IFOM contributed to it.
https://www.cell.com/action/showPdf?pii=S0092-8674%2824%2900640-8
Un progetto coordinato dall’Istituto di genetica molecolare del Consiglio nazionale delle ricerche di Pavia (Cnr-Igm) ha aggiunto un nuovo tassello al settore della “medicina di genere”, ambito scientifico che studia come le differenze biologiche possano influenzare l’insorgere di alcune malattie e la relativa risposta terapeutica.
Il team di ricerca ha sviluppato in laboratorio una linea cellulare maschile umana privata del “cromosoma Y” -il cromosoma sessuale maschile- tramite metodi di gene editing, con l’obiettivo di indagare l’effetto del cromosoma maschile sull’espressione genica e nella risposta al danno al DNA. I risultati dello studio sono pubblicati su Cell & Bioscience.
“Ci siamo concentrati sulla valutazione della perdita del cromosoma sessuale maschile in quanto studi precedenti suggeriscono che sia associato a malattie neurodegenerative e cardiovascolari, oltre che all’insorgenza dei tumori e all’invecchiamento”, spiega Ludovica Celli, ricercatrice del Cnr-Igm coinvolta nella ricerca.
“In particolare, l’obiettivo era analizzare l’impatto del cromosoma Y e le conseguenze della sua perdita sul resto del genoma umano. Sfruttando tecnologie di editing genetico e di sequenziamento dell’RNA, abbiamo generato una linea cellulare maschile umana senza cromosoma Y, che è stata esaminata per il suo profilo di espressione genica, confrontandola con la linea cellulare normale che possiede entrambi i cromosomi sessuali. I nostri risultati hanno mostrato che la perdita del cromosoma maschile può influenzare il trascrittoma, ovvero tutte le informazioni trascritte dai geni, andando ad alterare processi biologici coinvolti nella formazione del cancro, come la regolazione della migrazione cellulare, la crescita cellulare, la risposta ai danni al DNA, l’angiogenesi e la risposta immunitaria”, aggiunge Miriana Cardano (Cnr-Igm).
Oltre a proporre un nuovo approccio per studiare le condizioni fisiologiche e patologiche legate al sesso, rivelando nuovi ruoli per il cromosoma Y, lo studio apre la strada per la ricerca di nuove strategie terapeutiche personalizzate.
Lo studio è stato in parte finanziato da una donazione di Giovanna Bertazzoni per onorare la memoria del padre Umberto Bertazzoni, pioniere della ricerca biomedica che molto contribuì alla crescita dell’allora Istituto di genetica e biochimica evoluzionistica del Cnr di Pavia, oggi Istituto di genetica molecolare. Grazie a questa donazione è stato istituito il “Premio Bertazzoni” da assegnare al miglior progetto di ricerca presentato dai giovani ricercatori dell’Istituto di genetica molecolare: il premio è stato assegnato alla proposta presentata da Miriana Cardano, assegnista dell’Istituto e ultimo nome del lavoro pubblicato, e da Ludovica Celli, primo autore della pubblicazione.
https://cellandbioscience.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13578-024-01198-5
Bando AGE-IT – AGEING WELL IN AN AGEING SOCIETY
BANDO PUBBLICO PER LA SELEZIONE DI PROPOSTE PROGETTUALI DA FINANZIARE NELL’AMBITO DEL PROGRAMMA DI RICERCA PARTERNARIATO ESTESO “AGE-IT – AGEING WELL IN AN AGEING SOCIETY” A VALERE SULLE RISORSE DEL PIANO NAZIONALE RIPRESA E RESILIENZA (PNRR) MISSIONE 4, “ISTRUZIONE E RICERCA” – COMPONENTE 2, “DALLA RICERCA ALL’IMPRESA” – LINEA DI INVESTIMENTO 1.3 – CREAZIONE DI PARTERNARIATI ESTESI ALLE UNIVERSITA’, AI CENTRI DI RICERCA, ALLE AZIENDE PER IL FINANZIAMENTO DI PROGETTI DI RICERCA DI BASE”, FINANZIATO DALL’UNIONE EUROPEA – NEXTGENERATIONEU” PROGETTO INF-CODICE PROGETTO PE00000015, CUP B83C22004880006.
Bando AGE-IT – AGEING WELL IN AN AGEING SOCIETY
Wednesday, March 6th, 2024, at 3 pm (CET),
Dr. Jeremy C. Borniger
Assistant Professor at Cold spring Harbour Laboratory (US)
will be presenting a seminar titled:“Neuronal circuit basis for glucocorticoid circadian rhythm disruption in breast cancer”To join the seminar, please use the following Teams link:https://teams.microsoft.com/l/meetup-join/19%3ameeting_MDQxNWQyZjUtNzNkNS00NGJlLThlMTMtYzVjMWJjNTVmN2Q5%40thread.v2/0?context=%7b%22Tid%22%3a%2234c64e9f-d27f-4edd-a1f0-1397f0c84f94%22%2c%22Oid%22%3a%221503aa2f-fb68-4453-8463-7eedfff33201%22%7d
Una ricerca condotta presso i laboratori dell’IGM sezione di Bologna, ha identificato una nuova funzione della lamina A/C, una proteina presente nella lamina nucleare, le cui mutazioni a livello genico danno origine un gruppo eterogeneo di patologie che prendono in nome di laminopatie.
La lamina A/C ha diverse funzioni all’interno della cellula tra cui anche quella di partecipare alla meccanotrasduzione del segnale che dalla superficie cellulare arriva al nucleo e viceversa. La meccanotrasduzione del segnale consiste nella capacità delle cellule di rispondere ad uno stimolo meccanico attivando segnali intracellulari, risposte metaboliche e regolando la loro morfologia e architettura. Questo processo è di fondamentale importanza nelle cellule muscolari, in grado di rispondere allo stress meccanico attraverso una riorganizzazione delle strutture citoscheletriche e il riposizionamento dei nuclei. Tra i principali attori della meccanotrasduzione del segnale nelle cellule muscolari, oltre alla lamina A/C, vi è un gruppo di proteine che si localizza a livello dell’involucro nucleare e che prende il nome di complesso LINC (Linker of Nucleoskeleton and Cytoskeleton). I principali costituenti del complesso LINC sono rappresentati da emerina, dalle nesprine e dalle proteine SUN, che trasferiscono l’informazione meccanica sia verso la porzione citoplasmatica, interagendo con proteine del citoscheletro quali desmina, tubulina e actina; sia verso la porzione nucleare, la maggior parte di queste proteine è infatti in grado di interagire con la lamina A/C, che agisce da meccanosensore trasferendo le informazioni esterne alla cromatina. Di notevole interesse è il fatto che mutazioni a carico dei geni che codificano per le proteine del complesso LINC e per la lamina A/C, sono responsabili di un fenotipo patologico comune, una distrofia muscolare che prende il nome di distrofia muscolare di Emery-Dreifuss, caratterizzata da debolezza e atrofia muscolare, da contratture articolari precoci e da cardiomiopatia.
Durante questo studio è stato scoperto che, nelle cellule muscolari sottoposte a stimolazione meccanica mediante un bioreattore, la lamina A/C è coinvolta nella riorganizzazione delle proteine citoscheletriche a livello della superficie nucleare. Abbiamo infatti osservato, che nelle cellule muscolari umane sia desmina che plectina sono in grado di legare la lamina A/C in seguito a stress meccanico e tramite essa sono reclutate a livello della superficie nucleare, in un evento probabilmente mediato anche dalle proteine del complesso LINC. E’ dimostrato inoltre, che questo tipo di risposta allo stress meccanico è alterata nei mioblasti con mutazioni sul gene che codifica per la lamina A/C, nei quali abbiamo osservato anche difetti nel riposizionamento del nucleo in seguito a stress.
I risultati ottenuti in questo lavoro sono rilevanti al fine di comprendere i meccanismi molecolari che determinano l’insorgenza dei difetti muscolo scheletrici che caratterizzano la distrofia di Emery-Dreifuss.
Questa ricerca è stata realizzata grazie al contributo dell’associazione italiana distrofia muscolare di Emery-Dreifuss (AIDMED) e dell’associazione italiana Alessandra Proietti, che ringraziamo per il loro supporto. Questi studi sono stati inoltre finanziati del piano nazionale di ripresa e resilienza (PNRR) progetto ECOSISTER , dal CNR progetto Nutr-Age e dell’Agenzia Italiana del Farmaco (AIFA) progetto TREAT-LMNA.