DIPARTIMENTO DI BIOCHIMICA E FARMACOLOGIA MOLECOLARE

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2 DIPARTIMENTO DI BIOCHIMICA E FARMACOLOGIA MOLECOLARE P E R S O N A L E Capo Dipartimento Mario SALMONA, Dr.Sci.Prep.Alim. Laboratorio di Biochimica e Chimica delle Proteine Capo Laboratorio Mario SALMONA, Dr.Sci.Prep.Alim. Unità di Patologia Umana in Organismi Modello Capo Unità Luisa DIOMEDE, Dr. Anal.Chim.Biol. Laboratorio di Biologia Molecolare Capo Laboratorio Enrico GARATTINI, Dr.Med.Chir. Unità di Farmacogenomica Capo Unità Maddalena FRATELLI, Dr.Sci.Biol. Unità di Struttura e Regolazione del Gene Capo Unità Mineko TERAO, Ph.D.Bioch. Laboratorio di Farmacodinamica e Farmacocinetica Capo Laboratorio Marco GOBBI, Dr.Farm. Laboratorio di Patologia Molecolare Capo Laboratorio Lavinia CANTONI, Dr.Sci.Biol. Laboratorio di Proteomica Traslazionale Capo Laboratorio Valentina BONETTO, Dr.CTF Laboratorio per lo Studio dei Sistemi Biologici Capo Laboratorio Gianfranco BAZZONI, Dr.Med.Chir. Laboratorio di Trasduzione del Segnale Capo Laboratorio Ester ZITO, Dr. CTF, Ph.D. Genetics

3 C U R R I C U L A V I T A E Mario Salmona si è laureato in Scienze delle Preparazioni Alimentari nel 1971 presso l'università di Milano. Nel 1974 ha conseguito il diploma in Specialista in Ricerca Farmacologica presso l'istituto Mario Negri di Milano. Si occupa da oltre quindici anni dei meccanismi molecolari che sono alla base dell insorgenza e progressione delle malattie da prioni. E autore di più di 300 articoli pubblicati su riviste internazionali. Il numero totale di citazioni dei suoi lavori è di e il suo fattore h è di Post-doctoral fellow nel Laboratorio di Farmacologia Biochimica, Istituto Mario Negri 1975 e 1986 Visiting Scientist presso il Weizmann Institute of Science, Rehovot, Israele Capo del Laboratorio di Enzimologia, Istituto Mario Negri Direttore della Scuola di Farmacologia, Istituto Mario Negri Capo del Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare, Istituto Mario Negri Dal 2007 membro effettivo del panel europeo che sta implementando il progetto The European Advanced Translational Research Infrastructure in Medicine (EATRIS). Principali pubblicazioni Diomede L, Di Fede G, Romeo M, Bagnati R, Ghidoni R, Fiordaliso F, Salio M, Rossi A, Catania M, Paterlini A, Benussi L, Bastone A, Stravalaci M, Gobbi M, Tagliavini F, Salmona M. Expression of A2V-mutated Aβ in Caenorhabditis elegans results in oligomer formation and toxicity. Neurobiol Dis : Stoilova T, Colombo L, Forloni G, Tagliavini F, Salmona M. A new face for old antibiotics: tetracyclines in treatment of amyloidoses. J Med Chem : Sclip A, Arnaboldi A, Colombo I, Veglianese P, Colombo L, Messa M, Mancini S, Cimini S, Morelli F, Antoniou X, Welker E, Salmona M, Borsello T. Soluble Aβ oligomer-induced synaptopathy: c-jun N-terminal kinase's role. J Mol Cell Biol : Beeg M, Diomede L, Stravalaci M, Salmona M, Gobbi M. Novel approaches for studying amyloidogenic peptides/proteins. Curr Opin Pharmacol : Rossi G, Bastone A, Piccoli E, Morbin M, Mazzoleni G, Fugnanesi V, Beeg M, Del Favero E, Cantù L, Motta S, Salsano E, Pareyson D, Erbetta A, Elia AE, Del Sorbo F, Silani V, Morelli C, Salmona M, Tagliavini F. Different mutations at V363 MAPT codon are associated with atypical clinical phenotypes and show unusual structural and functional features. Neurobiol Aging : Bigini P, Previdi S, Casarin E, Silvestri D, Violatto MB, Facchin S, Sitia L, Rosato A, Zuccolotto G, Realdon N, Fiordaliso F, Salmona M, Morpurgo M. In vivo fate of avidin-nucleic Acid nanoassemblies as multifunctional diagnostic tools. ACS Nano : Gianfranco Bazzoni si è laureato con lode in Medicina e Chirurgia nel 1988 presso l Università degli Studi di Milano. Nel 1992, ha conseguito il diploma di Specializzazione in Ricerca Farmacologica presso l Istituto Mario Negri di Milano. Le aree di interesse comprendono la Biologia Cellulare e in particolare lo studio dell adesione e della migrazione delle cellule Borsista, Istituto Mario Negri Post-doctoral Fellow presso il Dana Farber Cancer Institute e Harvard Medical School, Boston, MA Ricercatore, Istituto Mario Negri Capo dell Unità di Adesione Cellulare, Istituto Mario Negri Dal 2004 a oggi Capo del Laboratorio per lo studio dei Sistemi Biologici, Istituto Mario Negri Dal 2004 Membro The American Physiological Society, Bethesda, MD. Principali pubblicazioni Paris L, Bazzoni G The protein interaction network of the epithelial junctional complex: a system-level analysis Mol Biol Cell : Paris L, Tonutti L, Vannini C, Bazzoni G. Structural organization of the tight junction. Biochim Biophys Acta : Huang H, Cruz F, Bazzoni G. Junctional adhesion molecule-a regulates cell migration and resistance to shear stress. J. Cell Physiol 2006; 209; Martinez-Estrada OM, Manzi L, Tonetti P, Dejana E, Bazzoni G. Opposite effects of Tumor Necrosis Factor and soluble fibronectin on Junctional Adhesion Molecule-A in endothelial cells. Am J Physiol (Lung Cell Mol Physiol) 2005; 288: L1081-L1088. Bazzoni G, Tonetti P, Manzi L, Cera MR, Balconi G, Dejana E. Expression of Junction Adhesion Molecule-A prevents spontaneous and random motility. J Cell Sci 2005; 118: Bazzoni G, Dejana E. Endothelial cell-to-cell junctions: molecular organization and role in vascular homeostasis. Physiol Rev 2004; 84(3): Valentina Bonetto si è laureata in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche all'università di Padova nel Ha conseguito il titolo di PhD in Biochimica Medica nel 1999 presso il Dipartimento di Biochimica e Biofisica Medica dell'istituto Karolinska, Stoccolma, Svezia. Le sue principali linee di ricerca sono: 1) Studio dei meccanismi patogenetici alla base della sclerosi laterale amiotrofica (SLA); 2) Identificazione di biomarcatori della SLA; 3) Analisi delle modifiche ossidative e delle alterazioni proteomiche nelle malattie neurodegenerative. Questi aspetti sono indagati con diversi approcci sperimentali, in vivo e in vitro, utilizzando tecnologie avanzate come la spettrometria di massa Ricercatore nel laboratorio di Biochimica e Chimica delle Proteine dell Istituto Mario Negri anche Assistant Telethon Scientist all'istituto Telethon Dulbecco presso l Istituto Mario Negri Capo dell Unità di Biochimica Medica dell Istituto Mario Negri

4 Dal 2009 ad oggi Capo del Laboratorio di Proteomica Traslazionale e Associate Telethon Scientist. Principali pubblicazioni Basso M., Pozzi S., Tortarolo M., Fiordaliso F., Bisighini C., Pasetto L., Spaltro G., Lidonnici D., Gensano F., Battaglia E., Bendotti C., Bonetto V. ( 2013) Mutant Copper-Zinc Superoxide Dismutase (SOD1) induces protein secretion pathway alterations and exosome release in astrocytes: implications for disease spreading and motor neuron pathology in amyotrophic lateral sclerosis. J. Biol. Chem., 288: Nardo G, Pozzi S, Pignataro M, Lauranzano E, Spano G, Garbelli S, Mantovani S, Marinou K, Papetti L, Monteforte M, Torri V, Paris L, Bazzoni G, Lunetta C, Corbo M, Mora G, Bendotti C, Bonetto V. (2011) Amyotrophic lateral sclerosis multiprotein biomarkers in peripheral blood mononuclear cells. PLoS ONE, 6:e Basso M., Samengo G., Nardo G., Massignan T., D Alessandro G., Tartari S., Cantoni L., Marino M., Cheroni C., De Biasi S., Giordana M. T., Strong M.J., Estevez A.G., Salmona M., Bendotti C., Bonetto V. (2009) Characterization of detergent-insoluble proteins in ALS indicates a causal link between nitrative stress and aggregation in pathogenesis. PLoS ONE, 4:e8130. Nardo, G., Pozzi, S., Mantovani, S., Garbelli, S., Marinou, K., Basso, M., Mora, G., Bendotti, C., Bonetto, V. (2009) Nitroproteomics of peripheral blood mononuclear cells from patients and a rat model of ALS. Antioxid. Redox Signal., 11: Basso M., Massignan T., Samengo G., Cheroni C., De Biasi S., Salmona M., Bendotti C., Bonetto V. (2006) Insoluble mutant SOD1 is partly oligoubiquitinated in amyotrophic lateral sclerosis mice. J. Biol. Chem., 281: Casoni, F., Basso, M., Massignan, T., Gianazza, E., Cheroni, C., Salmona, M., Bendotti, C., Bonetto, V. (2005) Protein nitration in a mouse model of familial amyotrophic lateral sclerosis: Possible multifunctional role in the pathogenesis. J. Biol. Chem., 280: Lavinia Cantoni si è laureata con lode nel 1973 in Scienze Biologiche presso l'università degli Studi di Milano. Nel 1977 ha conseguito il diploma di Specializzazione in Ricerca Farmacologica presso l'istituto Mario Negri di Milano. Le principali aree di ricerca riguardano i meccanismi biochimico-molecolari attivati dallo stress ossidativo e il ruolo di porfirine ed emoproteine nel metabolismo dei farmaci e in patologia Borsista dell Istituto Mario Negri Post-doctoral Fellow presso il Medical Research Council, Toxicology Unit, Carshalton, UK (Vincitore di una WellcomeTrust Research Fellowship) Ricercatore, Istituto Mario Negri Visiting Scientist per brevi periodi presso la Toxicology Unit, Carshalton, UK, e presso il Cornell Medical Center di New York, USA Capo dell'unità di Metabolismo dell'eme e delle Emoproteine, Istituto Mario Negri Dal 1998 Capo del Laboratorio di Patologia Molecolare, Istituto Mario Negri Dal 1975 Membro Ordine Nazionale dei Biologi Dal 1983 Membro Società Italiana di Tossicologia. Revisore per lo stress ossidativo e le neuroscienze per riviste scientifiche internazionali. Principali pubblicazioni Cimini S, Rizzardini M, Biella G, Cantoni L. Hypoxia causes autophagic stress and derangement of metabolic adaptation in a cell model of amyotrophic lateral sclerosis. J Neurochem 2013 epub. D'Alessandro G, Calcagno E, Tartari S, Rizzardini M, Invernizzi RW, Cantoni L. Glutamate and glutathione interplay in a motor neuronal model of amyotrophic lateral sclerosis reveals altered energy metabolism. Neurobiol Dis. 2011, 43: Tartari S, D Alessandro G, Babetto E, Rizzardini M, Conforti L, Cantoni L. Adaptation to G93Asuperoxide dismutase 1 in a motor neuron cell line model of amyotrophic lateral sclerosis. The role of glutathione. FEBS J. 2009; 276: Babetto E, Mangolini A, Rizzardini M, Lupi M, Conforti L, Poletti A, Rusmini P, Cantoni L. Tetracycline-regulated gene expression in the NSC-34-tTA cell line for investigation of motor neuron diseases. Mol. Brain Res. 2005; 140: Cantoni L,Valaperta R, Ponsoda X, Castell JV, Barelli D, Rizzardini M, Mangolini A, Hauri L, Villa P. Induction of hepatic heme oxygenase-1 by diclofenac in rodents: role of oxidative stress and cytochrome P-450 activity. J. Hepatology 2003; 38: Rizzardini M, Zappone M, Villa P, Gnocchi P, Sironi M, Diomede L, Meazza C, Monshouwer M, Cantoni L. Kupffer cell depletion partially prevents hepatic heme oxygenase 1 messenger RNA accumulation in systemic inflammation in mice: role of interleukin 1 beta. Hepatology 1998; 27: Enrico Garattini si è laureato in Medicina e Chirurgia nel 1982 presso l'università di Milano. Le aree di interesse comprendono la Biologia Cellulare e la Biologia Molecolare Borsista dell Istituto Mario Negri Borsista presso il Roche Institute of Molecular Biology, Dept. of Neurosciences, Nutley, New Jersey, USA Dirigente Ricercatore della Regione Lombardia e Capo dell Unità di Biologia Molecolare, Istituto Mario Negri Dal 1997 Capo del Laboratorio di Biologia Molecolare, Istituto Mario Negri Dal 2005 Direttore del Corso Ph.D., Istituto Mario Negri Dal 2011 Responsabile Attività Didattica, Istituto Mario Negri Principali pubblicazioni Paroni G, Fratelli M, Gardini G, Bassano C, Flora M, Zanetti A, Guarnaccia V, Ubezio P, Centritto F, Terao M, and Garattini E. Synergistic antitumor activity of lapatinib and retinoids on a novel subtype of breast cancer with co-amplification of ERBB2 and RARA. Oncogene 2012; 31: Gianni M, Peviani M, Bruck N, Rambaldi A, Borleri G, Terao M, Kurosaki M, Paroni G, Rochette-Egly C, and Garattini E. The MAPK p38α interacts with Ser-369 and inhibits RARα: suppression of the kinase enhances the therapeutic activity of retinoids in acute myeloid leukemia cells. Leukemia 2012; 26: Gianni M, Boldetti A, Guarnaccia V, Rambaldi A, Parrella E, Raska I Jr, Rochette-Egly C, Del Sal G, Rustighi A, Terao M, Garattini E

5 Inhibition of the peptidyl-propyl-isomerase Pin1 enhances the responses of acute myeloid leukemia cells to retinoic acid via stabilization of RARα and PML-RARα. Cancer Res : Terao M, Kurosaki M, Barzago M M, Fratelli M, Bagnati R, Bastone A, Giudice C, Scanziani E, Mancuso A, Tiveron C, Garattini E. Role of the molybdo-flavoenzyme, aldehyde oxidase homolog 2, in the biosynthesis of retinoic acid: generation and characterization of a knockout mouse, Mol Cell Biol : Gianni M, Parrella E, Raska I Jr, Gaillard E, Nigro EA, Gaudon C, Garattini E, Rochette-Egly C. P38MAPK-dependent phosphorylation and degradation of SRC-3/AIB1 and RARalpha-mediated transcription. EMBO J. 2006; 25: Garattini E, Parrella E, Diomede L, Gianni M, Kalac Y, Merlini L, Simoni D, Zanier R, Ferrara F F, Chiarucci I, Carminati P, Terao M, Pisano C. ST1926, a novel and orally active retinoid-related molecule inducing apoptosis in myeloid leukemia cells: Modulation of intracellular calcium homeostasis. Blood 2004; 103: Marco Gobbi si è laureato in Farmacia presso l Università degli Studi di Milano nel Le principali aree di interesse riguardano: i) le patologie neurodegenerative associate al misfolding e all aggregazione di peptidi/proteine, come la beta-amiloide e il prione; ii) aspetti della funzionalità sinaptica, relativi in particolare allo studio di molecole che agiscono a livello del sistema nervoso centrale: iii) sviluppo e applicazione di nanotecnologie a scopo diagnostico e terapeutico. Tali studi riguardano sia aspetti farmacodinamici (interazioni molecolari, soprattutto con la Risonanza Plasmonica di Superficie) che aspetti farmacocinetici (con metodiche analitiche che includono la spettrometria di massa) Ricercatore nel Laboratorio di Neurofarmacologia e, poi, nel Laboratorio di Farmacologia Recettoriale responsabile dell Unità di Trasmissione Sinaptica, Istituto Mario Negri. Dal 2010 è responsabile del Laboratorio di Farmacodinamica e Farmacocinetica Co-autore in più di 100 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali soggette a peer-review. Primo o ultimo autore in più di 50 di queste. Revisore per riviste scientifiche internazionali riguardanti Neuroscienze-Neurofarmacologia- Nanotecnologie. Principali pubblicazioni Beeg M, Diomede L, Stravalaci M, Salmona M and Gobbi M. Novel approaches for studying amyloidogenic peptides/proteins. Curr Opin Pharmacol. 13: (2013) Orsini F, Villa P, Parrella S, Zangari R, Zanier ER, Gesuete R, Stravalaci M, Fumagalli S, Ottria R, Reina JJ, Paladini A, Micotti E, Ribeiro-Viana R, Rojo J, Pavlov VI, Stahl GL, Bernardi A, Gobbi M and De Simoni MG. Targeting mannose-binding lectin confers longlasting protection with a surprisingly wide therapeutic window in cerebral ischemia. Circulation 126: (2012). Gobbi M, Re F, Canovi M, Beeg M, Gregori M, Sesana S, Sonnino S, Brogioli D, Musicanti C, Gasco P, Salmona M and Masserini ME. Lipid-based nanoparticles with high binding affinity for amyloid-beta1-42 peptide. Biomaterials 31: (2010). Caccia S and Gobbi M. St. John's Wort components and the brain: Uptake, concentrations reached and the mechanisms underlying pharmacological effects. Curr Drug Metab 10(9): (2009). Gobbi M, Colombo L, Morbin M, Mazzoleni G, Accardo E, Vanoni M, Del Favero E, Cantù L, Kirschner DA, Manzoni C, Beeg M, Ceci P, Ubezio P, Forloni G, Tagliavini F and Salmona M. Gerstmann-Sträussler-Scheinker disease amyloid protein polymerizes according to the "dock-and-lock" model. J Biol Chem 281: (2006). Crespi D, Mennini T and Gobbi M. Carrier-dependent and Ca(2+)-dependent 5-HT and dopamine release induced by (+)-amphetamine, 3,4-methylendioxymethamphetamine, p-chloroamphetamine and (+)-fenfluramine. Br J Pharmacol 121: (1997). Ester Zito si è laureata in Chimica e Tecnologie Farmaceutiche nel 2001 presso l'università di Napoli. Nel 2007 ha conseguito il dottorato in Genetica Medica presso la Seconda Università di Napoli. Le principali aree di interesse riguardano lo studio delle alterazioni dell omeostasi redox del reticolo endoplasmatico quali cause patogenetiche di alcune miopatie congenite presso la NYU (New York University, USA) supportata da una EMBO Long Term Fellowship a Cambridge (UK) supportata da un IRG (International Reintagration Grant) Marie Curie Dal 2013 riveste il ruolo di Capo del Laboratorio di Trasduzione del Segnale presso l Istituto Mario Negri, supportata da un DTI (Dulbecco TELETHON Institute) career award. Principali pubblicazioni Zito E. PRDX4, an endoplasmic reticulum-localized peroxiredoxin at the crossroads between enzymatic oxidative protein folding and nonenzymatic protein oxidation. Antioxid Redox Signal. 2013; 18: Zito E, Hansen HG, Yeo GS, Fujii J, Ron D. Endoplasmic reticulum thiol oxidase deficiency leads to ascorbic acid depletion and noncanonical scurvy in mice. Mol Cell. 2012; 48: Zito E, Melo EP, Yang Y, Wahlander Å, Neubert TA, Ron D. Oxidative protein folding by an endoplasmic reticulum-localized peroxiredoxin. Mol Cell. 2010; 40: Zito E, Chin KT, Blais J, Harding HP, Ron D. ERO1-beta, a pancreas-specific disulfide oxidase, promotes insulin biogenesis and glucose homeostasis. J Cell Biol. 2010; 189:769 Zito E, Buono M, Pepe S, Settembre C, Annunziata I, Surace EM, Dierks T, Monti M, Cozzolino M, Pucci P, Ballabio A, Cosma MP. Sulfatase modifying factor 1 trafficking through the cells: from endoplasmic reticulum to the endoplasmic reticulum. EMBO J. 2007; 26: Zito E, Fraldi A, Pepe S, Annunziata I, Kobinger G, Di Natale P, Ballabio A, Cosma MP. Sulphatase activities are regulated by the interaction of sulphatase-modifying factor 1 with SUMF2. EMBO Rep. 2005; 6: Luisa Diomede si è laureata in Analisi Chimico-Biologica presso l Università Carlo Bo di Urbino nel Le principali aree di interesse riguardano: i) l uso di Caenorhabditis elegans come organismo modello per lo studio dei meccanismi biochimici e molecolari alla base delle malattie da misfolding proteico ii) lo sviluppo e la validazione di

6 nuove strategie terapeutiche per queste patologie. E co-autrice di circa 60 pubblicazioni peer-reviewed suriviste internazionali Ricercatrice nel Laboratorio di Enzimologia e, poi, nel Laboratorio di Biochimica e Chimica delle Proteine Ricercatrice per Angelini SpA, Pomezia (Roma) Ricercatrice Senior nel Laboratorio di Biochimica e Chimica delle Proteine. Dal 2005 Membro del Comitato Qualità dell Istituto Mario Negri. Dal 2011 è Responsabile dell Unità di Patologie Umane in Organismi Modello. Co-autore in più di 60 pubblicazioni scientifiche su riviste internazionali soggette a peer-review. Revisore ad hoc per riviste scientifiche internazionali Principali pubblicazioni Diomede L, Cassata G, Fiordaliso F, Salio M, Ami D, Natalello A, Doglia SM, De Luigi A, Salmona M. Tetracycline and its analogues protect Caenorhabditis elegans from β amyloid-induced toxicity by targeting oligomers. Neurobiol Dis Nov;40(2): Diomede L, Soria C, Romeo M, Giorgetti S, Marchese L, Mangione PP, Porcari R, Zorzoli I, Salmona M, Bellotti V, Stoppini M. C. elegans expressing human β2-microglobulin: a novel model for studying the relationship between the molecular assembly and the toxic phenotype.plos One. 2012;7(12):e Stravalaci M, Bastone A, Beeg M, Cagnotto A, Colombo L, Di Fede G, Tagliavini F, Cantù L, Del Favero E, Mazzanti M, Chiesa R, Salmona M, Diomede L, Gobbi M. Specific recognition of biologically active amyloid-β oligomers by a new surface plasmon resonancebased immunoassay and an in vivo assay in Caenorhabditis elegans. J Biol Chem Aug 10;287(33): Di Fede G, Catania M, Morbin M, Giaccone G, Moro ML, Ghidoni R, Colombo L, Messa M, Cagnotto A, Romeo M, Stravalaci M, Diomede L, Gobbi M, Salmona M, Tagliavini F. Good gene, bad gene: new APP variant may be both. Prog Neurobiol Dec;99(3): Diomede L, Rigacci S, Romeo M, Stefani M, Salmona M. Oleuropein aglycone protects transgenic C. elegans strains expressing Aβ42 by reducing plaque load and motor deficit. PLoS One. 2013;8(3):e Diomede L, Di Fede G, Romeo M, Bagnati R, Ghidoni R, Fiordaliso F, Salio M, Rossi A, Catania M, Paterlini A, Benussi L, Bastone A, Stravalaci M, Gobbi M, Tagliavini F, Salmona M. Expression of A2V-mutated Aβ in Caenorhabditis elegans results in oligomer formation and toxicity. Neurobiol Dis Feb;62: Maddalena Fratelli si è laureata in Scienze Biologiche nel 1983 presso l Università di Pisa e diplomata nello stesso anno in Biologia presso la Scuola Normale Superiore di Pisa. Si è specializzata in Ricerca Farmacologica presso l Istituto Mario Negri nel Aree di interesse: 1. Sistemi genomici high-throughput per lo studio dei meccanismi d azione dei farmaci e delle farmacoresistenze. 2. Regolazione redox della funzione proteica e dell espressione genica: profili di espressione genica delle risposte dipendenti dal glutatione allo stimolo ossidativo Postdoc presso il Medical Research Council, Neurobiology Unit, Cambridge, UK Dal 1995 Capo dell Unità di Mediatori biochimici dell infiammazione, Lab. di Neuroimmunologia, Istituto Mario Negri Dal 2005 Capo dell Unità di Farmacogenomica, Lab. di Biologia Molecolare, Istituto Mario Negri. Principali pubblicazioni Fratelli M, Fisher J N, Paroni G, Di Francesco A M, Pierri F, Pisano C, Godl K, Marx S, Tebbe A, Valli C, Gianni M, Stravalaci M, Gobbi M, Terao M, Garattini E. New insights into the molecular mechanisms underlying sensitivity/resistance to the atypical retinoid ST1926 in acute myeloid leukaemia cells: The role of histone H2A.Z, camp-dependent protein kinase A and the proteasome, Eur J Cancer 2012 E- pub Garattini E, Fratelli M, Terao M. The mammalian aldehyde oxidase gene family. Hum Genomics : Fratelli M, Goodwin LO, Orom UA, Lombardi S, Tonelli R, Mengozzi M, Ghezzi P. Gene expression profiling reveals a signaling role of glutathione in redox regulation. Proc Natl Acad Sci U S A. 2005;102: Brines M, Grasso G, Fiordaliso F, Sfacteria A, Ghezzi P, Fratelli M, Latini R, Xie QW, Smart J, Su-Rick CJ, Pobre E, Diaz D, Gomez D, Hand C, Coleman T, Cerami A. Erythropoietin mediates tissue protection through an erythropoietin and common beta-subunit heteroreceptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004; 101: Leist M, Ghezzi P, Grasso G, Bianchi R, Villa P, Fratelli M, Savino C, Bianchi M, Nielsen J, Gerwien J, Kallunki P, Larsen AK, Helboe L, Christensen S, Pedersen LO, Nielsen M, Torup L, Sager T, Sfacteria A, Erbayraktar S, Erbayraktar Z, Gokmen N, Yilmaz O, Cerami- Hand C, Xie QW, Coleman T, Cerami A, Brines M. Derivatives of erythropoietin that are tissue protective but not erythropoietic. Science. 2004; 305: Fratelli M, Demol H, Puype M, Casagrande S, Eberini I, Salmona M, Bonetto V, Mengozzi M, Duffieux F, Miclet E, Bachi A, Vandekerckhove J, Gianazza E, Ghezzi P. Identification by redox proteomics of glutathionylated proteins in oxidatively stressed human T lymphocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002; 99: Mineko Terao si è laureata in Farmacia nel 1978 presso la Kobe Women s College of Pharmacy del Giappone. Le aree di interesse comprendono la Biologia Cellulare e la Biologia Molecolare Ph.D. presso la Kyoto University, Giappone Research Fellow nel Department of Medical Chemistry, Kyoto University, Giappone Postdoctoral Associate presso Istitute for Cancer Research di Philadelphia, USA Visiting Scientist presso l Istituto Mario Negri Dal 1998 Capo dell Unità di Struttura e Regolazione del Gene, Istituto Mario Negri.

7 Principali pubblicazioni Locatelli D, Terao M, Fratelli M, Zanetti A, Kurosaki M, Lupi M, Barzago M M, Uggetti A, Capra S, D'Errico P, Battaglia G S, Garattini E. Human axonal survival of motor neuron (a-smn) protein stimulates axon growth, cell motility, C-C motif ligand 2 (CCL2), and insulin-like growth factor-1 (IGF1) production. J Biol Chem : Terao M, Fratelli M, Kurosaki M, Zanetti A, Guarnaccia V, Paroni G, Tsykin A, Lupi M, Gianni M, Goodall G J, Garattini E. Induction of mir-21 by retinoic acid in estrogen receptor-positive breast carcinoma cells: biological correlates and molecular targets. J Biol Chem : Terao M, Kurosaki M, Barzago M M, Fratelli M, Bagnati R, Bastone A, Giudice C, Scanziani E, Mancuso A, Tiveron C, Garattini E Role of the molybdoflavoenzyme aldehyde oxidase homolog 2 in the biosynthesis of retinoic acid: generation and characterization of a knockout mouse. Mol Cell Biol : Terao M, Kurosaki M, Barzago MM, Varasano E, Boldetti A, Bastone A, Fratelli M, Garattini E. Avian and canine aldehyde oxidases. Novel insights into the biology and evolution of molybdo-flavoenzymes. J Biol Chem Jul 14;281(28): Garattini E, Parrella E, Diomede L, Gianni M, Kalac Y, Merlini L, Simoni D, Zanier R, Ferrara F F, Chiarucci I, Carminati P,Terao M, Pisano C. ST1926, a novel and orally active retinoid-related molecule inducing apoptosis in myeloid leukemia cells: Modulation of intracellular calcium homeostasis. Blood 2004; 103: Vila R, Kurosaki M, Barzago M M, Kolek M, Bastone A, Colombo L, Salmona M, Terao M, Garattini E. Regulation and biochemistry of mouse molybdo-flavoenzymes. The DBA/2 mouse is selectively deficient in the expression of aldehyde oxidase homologues 1 and 2 and represents a unique source for the purification and characterization of aldehyde oxidase. J Biol Chem 2004; 279: ATTIVITA' DEL DIPARTIMENTO Il Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare è composto da sette laboratori con interessi scientifici e scopi di ricerca apparentemente eterogenei fra loro, ma accomunati dallo studio strutturale e funzionale di prodotti genici specifici e farmacologicamente rilevanti. A questo proposito, per l'identificazione di nuove proteine che potrebbero rappresentare dei bersagli per la terapia farmacologia, vengono utilizzate le classiche tecniche di biochimica e biologia molecolare. Le potenziali interazioni tra farmaci e proteine sono studiate anche a livello molecolare, utilizzando un'ampia varietà di approcci che vanno dagli studi condotti sugli animali a simulazioni computazionali. PRINCIPALI RISULTATI Sviluppo di protocolli per la preparazione della β-amiloide. Identificazione dei meccanismi molecolari responsabili della formazione di oligomeri da parte delle proteine amiloidogeniche. Caratterizzazione della cinetica di elongazione delle fibrille di β-amiloide attraverso Risonanza Plasmonica di Superficie (RPS). La mutazione A2V favorisce la formazione di oligomeri tossici di Aβ1-40, in vitro e in vivo. Caratterizzazione del binding di oligomeri di β-amiloide alla proteina prionica. Caratterizzazione delle proprietà di legame di un inibitore peptidico della aggregazione del β-amiloide. Riconoscimento di oligomeri solubili tramite un nuove immuno-assay basato sulla RPS e conferma delle loro proprietà tossiche in un nuovo test su C. elegans. L epigallocatechina-gallato, un componente del tè verde, previene la formazione di oligomeri tossici. Sviluppo di nuovi ceppi transgenici di C. elegans che esprimono a livello neuronale Aβ1-40 umana nella forma wild-type e con mutazione A2V. Sviluppo di nuovi ceppi transgenici di C. elegans che esprimono diverse isoforme di β2- microglobulina umana per lo studio della Dialysis Related Amyloidosis (DRA). La β2-microglobulina con la mutazione P32G o troncata nella forma N6 favorisce la formazione di oligomeri tossici. Identificazione delle tetracicline come potenziali agenti terapeutici per il trattamento delle amiloidosi periferiche. Sintesi e caratterizzazione chimico-fisica e biologica di peptidi dedotti dalla sequenza della proteina prionica. Differenze strutturali nelle forme mutate della proteina prionica evidenziate da nuovi approcci di epitopescanning basati sulla RPS. Il trattamento con un recettore solubile del TNF nel topo wobbler riduce la degenerazione dei motoneuroni e la fosforilazione delle due principali stress chinasi (p38 e JNK) associate alla stimolazione dei recettori del TNF. L espressione di una proteina prionica mutata (PG14) è associata ad alterazioni della trasmissione glutamatergica, secondarie ad un difetto dei canali al calcio voltaggio-dipendenti.

8 Coinvolgimento di SEPN1, una proteina le cui mutazioni sono causa di alcune miopatie congenite, nell omeostasi redox del reticolo endoplasmatico e indicazione che l acido ascorbico puo compensare la carenza di SEPN1 in alcuni aspetti fenotipici delle miopatie congenite correlate a SEPN1. Accumulo di doxiciclina nel cervello di pazienti con la malattia di Creutzfeldt Jakob, trattati cronicamente con il farmaco. I livelli plasmatici di doxiciclina non sono alterati dall emodialisi in pazienti nei quali il farmaco è stato efficace nel ridurre la disabilità articolare dovuta all amiloidosi da Beta2-microglobulina. Identificazione di un pannello di biomarcatori nelle cellule mononucleate del sangue periferico di pazienti SLA e di un modello di ratto. Identificazione di un nuovo meccanismo patogenetico che può contribuire alla diffusione da cellula a cellula della patologia e alla morte del motoneurone in un modello murino di SLA. Sviluppo di modelli cellulari motoneuronali per lo studio della tossicità della forma mutata G93A di superossido dismutasi 1 umana, presente in pazienti con sclerosi laterale amiotrofica familiare. La forma mutata G93A di superossido dismutasi 1 umana altera la morfologia dei mitocondri selettivamente nelle cellule motoneuronali. Farmaci e sostanze esogene che inibiscono la catena mitocondriale di trasporto degli elettroni sono fattori di rischio per i motoneuroni che esprimono forme mutate di superossido dismutasi 1 umana. La sintesi di glutatione, il principale antiossidante cellulare, e i livelli intracellulari di glutammato, un aminoacido precursore del glutatione e neurotrasmettitore, sono alterati in un modello cellulare di sclerosi laterale amiotrofica. La forma mutata G93A di superossido dismutasi 1 umana è neurotossica in una condizione di ipossia. Il Riluzolo, un agente neuro protettivo, aumenta l efficacia della ricaptazione del glutammato in colture cellulari che esprimono stabilmente i tre principali trasportatori del glutammato (GLT1, GLAST ed EAAC1). Identificazione e caratterizzazione di una nuova classe di retinoidi di sintesi a marcata attività apoptotica sulla cellula neoplastica. Sviluppo pre-clinico in ambito di terapia della leucemia acuta mieloide. Identificazione di nuove combinazioni farmacologiche a base di retinoidi per il trattamento della leucemia acuta mieloide. Sviluppo di nuove strategie per la terapia stratificata del carcinoma della mammella, utilizzando combinazioni a base di acido retinoico. Clonaggio molecolare dei cdna e dei geni di quattro nuovi membri della famiglia delle molibdoflavoproteine di mammifero. Definizione di un nuovo cluster genico sul cromosoma 1 umano e sul cromosoma 2 murino. Sviluppo di animali knock-out per diverse molibdo-flavoproteine: AOX1, AOH1, AOH2, AOH3. Creazione di strumenti integrati per la razionalizzazione del processo di analisi di Microarray. Il C1-inibitore ricombinante interagisce con alta affinità con le Mannose Binding Lectins (MBL). Evidenza di un legame tra C3 a P-selettina nella formazione di trombi micro vascolari. Conferma e caratterizzazione del binding di pentrassina-3 alla P-selettina, un nuovo meccanismo coinvolto nel reclutamento leucocitario ai siti di infiammazione. Sviluppo di nuovi ligandi per FGF-2, dotati di attività anti-angiogenetica. Sviluppo di protocolli in RPS per valutare l interazione tra nano particelle (NP) e i loro potenziali target: applicazione a NP funzionalizzate per legare il β-amiloide. Sviluppo di protocolli in RPS per valutare la formazione della corona proteica sulla superficie delle nanoparticelle. COLLABORAZIONI NAZIONALI Advanced Biology Center, Genova Fondazione Maugeri, Milano Fondazione IRCCS Istituto Nazionale Neurologico "C. Besta", Milano Fondo Edo Tempia, Biella IFOM Fondazione Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, Milano IRCCS Fondazione "Istituto C. Mondino", Laboratorio di Neurobiologia Sperimentale, Pavia IRCCS Multimedica, Polo Scientifico e Tecnologico, Milano Istituto di Biomedicina e Immunologia Molecolare CNR, Palermo Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Milano

9 Istituto Clinico Humanitas, Milano Istituto di Neuroscienze C.N.R., Pisa Istituto G. Gaslini, Genova Istituto Nazionale dei Tumori, Milano Istituto Nazionale dei Tumori, Napoli Istituto Oncologico Europeo, Milano Istituto Regina Elena, Roma Istituto Toscano Tumori, Firenze Nanovector S.r.l., Torino Newron Pharmaceuticals, Milano Ospedale Maggiore Policlinico, Milano Ospedale Maggiore Policlinico. Istituto di Clinica Neurologica, Milano Ospedale Niguarda, Centro Clinico Nemo, Milano Ospedale S. Gerardo, Monza Ospedale S. Maria Nuova, Reggio Emilia Ospedale San Matteo, Pavia Sigma-Tau, Pomezia, Roma Università degli Studi di Messina, Dip. Farmaco-Chimico, Messina Università degli Studi di Milano, Dip. Biotecnologie, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Chimica Biochimica e Biotecnologie per la Medicina, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Chimica Farmaceutica e Tossicologica, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Chimica Organica e Industriale, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Farmacologia Medica, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Scienze Biomolecolari e Biotecnologie, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Scienze Farmacologiche, Milano Università degli Studi di Milano, Dip. Studi pre-clinici, Milano Università degli Studi di Milano, Facoltà di Biologia, Milano Università degli Studi di Milano, Facoltà di Chimica, Milano Università degli Studi di Milano, Istituto di Endocrinologia, Centro di Eccellenza per le Malattie Neurodegenerative, Milano Università di Catania, Dip. Scienze Farmaceutiche, Catania Università di Genova, Dip. Scienze Farmaceutiche, Genova Università di Ferrara, Facoltà di Chimica, Ferrara Università di Firenze, Dip. Scienze Biochimiche, Firenze Università di Milano, Centro di Eccellenza per lo studio delle Malattie Neurodegenerative, Segrate Università di Milano, Dip. Scienze Molecolari, Milano Università di Milano Bicocca, Dip. Medicina Sperimentale, Monza Università di Padova, Dip. Scienze Biomediche, Padova Università di Pavia, Dip. Biochimica, Pavia Università di Pavia, Dip. Scienze Fisiologiche e Farmacologiche, Pavia Università di Siena, Dip. Farmaco-Chimico-Tecnologico, Siena Università di Torino, Dip. Anatomia, Farmacologia, Medicina Legale, Torino Università di Torino, Dip. Chimica, Torino Zambon, Milano COLLABORAZIONI INTERNAZIONALI The Alexander Silberman Institute of Life Sciences, The Hebrew University of Jerusalem, Gerusalemme, Israele Boston College, Boston, MA, USA Burke Medical Research Institute, White Plains, New York, USA Case Western Research University, Cleveland, OH, USA Dept. de Quimica-Fisica de Macromoleculas Biologicas, CSIC, Madrid, Spagna Division of Biomedical and Life Sciences, School of Health and Medicine, Lancaster University, Lancaster, Gran Bretagna

10 ETH, Zurigo, Svizzera Faculdad de Ciencias Medicas, Universidad de Santiago de Chile, Cile FMP, Berlino, Germania Giessen Polyclinic University, Giessen, Germania Group of Elegans New Investigators in Europe Houston University, TX, USA IBSN CNRS, Marseille, Francia Imperial College London, Gran Bretagna Indiana University, Indianapolis, USA Institut de Genetique et Biologie Moleculaire et Cellulaire, Strasbourg, Francia Institute for Behavioral Genetics, University of Colorado, USA Institute Pasteur, Paris, Francia Laboratoire de Physico-Chimie, Pharmacotechnie et Biopharmacie,, Univ Paris-Sud 11, Chatenay-Malabry, Francia John Innes Centre, Norwich, Gran Bretagna Keio University, Tokyo, Giappone Lundbeck, USA Max Planck Research Unit for Enzymology of Protein Folding, Halle, Germania Mayo Clinic College of Medicine, Jacksonville, FL, USA National Institute of Health, Bethesda, MD, USA Nippon University, Tokyo, Giappone Pepscan System BV, Lelystad, Olanda Polichem S.A., Lugano, Svizzera Politecnico di Zurigo (ETH), Svizzera Technical University Braunschweig, Germania Trinity College, Dublin, Irlanda Universidad de La Laguna, Tenerife, Spagna Universidaed Nova, Lisbon, Portogallo Universitat des Saarlandes, Homburg, Germania Universitat Freiburg, Germania Université Paris, Francia Université Victor Segalen Bordeaux 2, Bordeaux, Francia University of Aberdeen, Gran Bretagna University of Amsterdam, Olanda University of Birmingham, Gran Bretagna University of Cambridge, Gran Bretagna University of Cardiff, Gran Bretagna University of Glasgow, Gran Bretagna University of Gottingen, Germania University of Muenster, Germania University of Patrasso, Grecia University of Southampton, Gran Bretagna University of Sussex, Gran Bretagna University of Vienna, Austria Vanderbilt University, Nashville, USA Waring-Webb Institute, University of Colorado, Denver, USA Weizmann Institut, Rehovot, Israele Westfaelische Wilhelms-Universitaet Muenster, Germania Current Opinion in Pharmacology ( M. Gobbi) European Journal of Cancer (E. Garattini) BioMolecular Concepts (V. Bonetto) PRESENZA IN COMITATI EDITORIALI

11 ATTIVITA' DI REVISIONE Advanced Drug Delivery Reviews, American Journal Physiology, Antioxidants and Redox Signaling, BBA- Proteomics, Biochemical Journal, Biochemical Pharmacology, Biochimica Biophysica Acta, BioMolecular Concepts, Biosensors and Bioelectronics, BMC-Biochemistry, Brain Research, Cancer Research, Cell Death and Differentiation, Cell Research, Cellular and Molecular Life Sciences, Circulation, Drug Investigation, European Journal of Cancer, European Journal of Immunology, European Journal of Neuroscience, International Journal of Cancer, International Journal of Molecular Sciences, Journal of Alzheimer s Disease, Journal of Biomedical Nanotechnology, Journal of Cell Biology, Journal of Cellular Biochemistry, Journal of Hepatology, Journal of Immunology, Journal of Investigative Dermatology, Journal of Lipid Mediators, Journal of Neurochemistry, Journal of Neuroimmunology, Journal of Translational Medicine, Life Sciences, Nanomedicine, Neuroscience, Neuroscience Letters, Neurobiology of Disease, Neurochemistry International, Pharmacological Research, Physiological Genomics, PLoS ONE, Prion, Proceedings of the National Academy of Sciences, Proteomics, Proteome Science, Sensors. PRESENTAZIONI A CONGRESSI ED EVENTI Conferenza: Alzheimer s and Parkinson s Diseases: Mechanisms, Clinical Strategies, and Promising Treatments of Neurodegenerative Diseases, 11th International Conference AD/PD TM, Different mutations at codon 363 of the tau gene produce different structural and functional properties, 6-10 Marzo, Firenze, Italia Congresso: XVII Convention Scientifica Telethon, Development of an innovative strategy for the treatment of Alzheimer s disease based on the anti-amyloidogenic ability of A2A Abeta variant, Dissecting the molecular basis of SEPN1 myopathies, Marzo, Riva del Garda, Trento, Italia Convegno: Miniworkshop e Convegno CIMN: Misfolding Proteico e Amiloidosi VIII, Radicali liberi dell ossigeno e cardiotossicità delle catene leggere delle immunoglobuline, Effetti del peptide Humanin nella formazione di oligomeri tossici di beta-amiloide, Maggio, Genova, Italia Convegno: ENCALS, European Network for the Cure of ALS, Cyclophilin A is a molecular linker between SOD1- and TDP-43-mediated pathologies in ALS, 31 Maggio - 2 Giugno, Sheffield, Gran Bretagna Conferenza: Inaugural EATRIS Conference, Translational medicine and small molecules, 3-4 Giugno, Amsterdam, Paesi Bassi Convegno: BIOMEDIA - la condivisione del sapere - 28 convegno di studio - il laboratorio nelle malattie del sistema nervoso, Biomarcatori multiproteici di sclerosi laterale amiotrofica, 6-7 Giugno, Vicenza, Italia Conferenza: International Conference for Nanoparticles and Nanotechnology in Medicine - NPMED 2013, New applications of Surface Plasmon Resonance for the analysis of nanoparticles protein corona, Optimization of an integrated system for the quantitative measurements of nanoparticles cellular uptake and cellular localization, Efficacy of NP tailored for AD, Giugno, Bresso, Milano, Italia Meeting: 19th International C. elegans Meeting, C. elegans expressing human beta2-microglobulin: a novel model for studying the amyloid toxicity, Giugno, Los Angeles, California, USA

12 Meeting: VIIIth Joint Meeting of Medicinal Chemistry, Thieno[3,2-d]pyrimidin-4(3H)-one derivatives as novel 5-HT7 receptor ligands, New thienopyrimidine and quinazoline derivatives as potential 5-HT7 receptor ligands, 30 Giugno 4 Luglio, Lublino, Polonia Simposio: 17th European Carboydrate Symposium, Synthesis and affinity for mannose binding lectin of multivalent saccharide compounds, 7-11 Luglio, Tel Aviv, Israele Congresso: 15th ICI - Immunitas Vis Naturae - Milan International Congress of Immunology, Orchestration of tissue repair by the humoral pattern recognition molecule PTX3: linking microbe and matrix recognition, Agosto, Milano, Italia Simposio: International Symposium on Cyclophilins and other Foldases: Cell Signaling Catalysts and Drug Targets, Cyclophilin A is a translational biomarker and a potential therapeutic target for amyotrophic lateral sclerosis, Settembre, Hallen, Germania Meeting: 3rd MS Food Day, A new method for the determination of BHA in chewing gums, 9-11 Ottobre, Trento, Italia Conferenza: 23rd Neuropharmacology Conference Official Satellite to the 2013 Meeting of the Society for Neuroscience, Synaptic dysfunction in genetic prion diseases: a trafficking problem?, 7-8 Novembre, San Diego, California, USA Simposio: IXth International Symposium on Familial Amyloidotic Polyneuropathy, A phase II study of doxycycline tauroursodeoxycholic acid in transthyretin amyloidosis, Novembre, Rio de Janeiro, Brasile Convegno: American Heart Association Scientific Sessions 2013, Activation of the kynurenine pathway in patients resuscitated from ventricular fibrillation out-of-hospital cardiac arrest, Novembre, Dallas, Texas, USA Meeting: European ProteOn TM System User Meeting - Joining Information, SPR-based Scanning of Native Brain-extracted Prion Protein, 19 Novembre, Vienna, Austria Simposio: 24th International Symposium on ALS/MND, Inhibition of extracellular cyclophilin A as a possible therapeutic target for ALS, Cyclophilin A interaction network perturbation is a converging pathomechanism in different forms of amyotrophic lateral sclerosis, 6-8 Dicembre, Milano, Italia CONTRIBUTI E CONTRATTI Agenzia Italiana del Farmaco, Roma, Italia Alzheimer s Association, USA Associazione Italiana Ricerca sul Cancro (AIRC), Milano, Italia Biotecnologie BT - Perugia, Italia Comunità Europea (EU), Bruxelles, Belgio Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR), Palermo, Italia Fondazione Don Gnocchi, Milano, Italia Fondazione Cariplo, Milano, Italia Fondazione Italiana di Ricerca per la Sclerosi Laterale Amiotrofica (AriSLA) Fondazione Mariani, Milano, Italia Fondazione Monzino, Milano, Italia Fondazione Weizmann-Pasteur-Negri, Parigi, Francia Indena S.p.A., Milano, Italia

13 Istituto Auxologico Italiano, Milano, Italia Istituto Nazionale Neurologico "C. Besta", Milano, Italia Lundbeck A/S, Copenhagen, Danimarca Ministero della Salute, Roma, Italia Ministero dell'istruzione, Università e Ricerca Scientifica (MIUR), Roma, Italia North Shore University Hospital, NY, USA Perfetti-Van Melle, Lainate (Mi), Italia Sigma Tau, Pomezia (Roma), Italia Società Autostrade per l Italia, Milano Telethon, Milano, Italia Università di Firenze, Italia Università di Milano-Bicocca, Italia Università di Siena, Italia Zambon Group, Bresso (Mi), Italia SELEZIONE PUBBLICAZIONI SCIENTIFICHE (2013) Airoldi C, Cardona F, Sironi E, Colombo L, Salmona M, Cambianica I, Ornaghi F, Sancini G, Nicotra F, La Ferla B Fluorescent amyloid β-peptide ligand derivatives as potential diagnostic tools for Alzheimer's disease Pure Appl Chem E-pub: 2013 Basso M, Pozzi S, Tortarolo M, Fiordaliso F, Bisighini C, Pasetto L, Spaltro G, Lidonnici D, Gensano F, Battaglia E, Bendotti C, Bonetto V Mutant copper-zinc superoxide dismutase (SOD1) induces protein secretion pathway alterations and exosome release in astrocytes. Implications for disease spreading and motor neuron pathology in amyotrophic lateral sclerosis J Biol Chem : Beeg M, Diomede L, Stravalaci M, Salmona M, Gobbi M Novel approaches for studying amyloidogenic peptides/proteins Curr Opin Pharmacol : Biasini E, Unterberger U, Solomon I H, Massignan T, Senatore A, Bian H, Voigtlaender T, Bowman F P, Bonetto V, Chiesa R, Luebke J, Toselli P, Harris D A A mutant prion protein sensitizes neurons to glutamate-induced excitotoxicity J Neurosci : Bigini P, Previdi S, Casarin E, Silvestri D, Violatto M, Facchin S, Sitia L, Rosato A, Zuccolotto G, Realdon N, Fiordaliso F, Salmona M, Morpurgo M In vivo fate of Avidin-Nucleic Acid Nanoassemblies as multifuctional diagnostic tools ACS Nano E-pub: 2013 Borgo F, Diomede L The nematode Caenorhabditis elegans as an innovative tool for studying foodborne metabolites and emerging pathogens in the food industry Nutrafoods E-pub: 2013 Cimini S, Rizzardini M, Biella G, Cantoni L Hypoxia causes autophagic stress and derangement of metabolic adaptation in a cell model of amyotrophic lateral sclerosis J Neurochem E-pub: 2013 Cova L, Bigini P, Diana V, Sitia L, Ferrari Raffaele, Pesce R M, Khalaf R, Bossolasco P, Ubezio P, Lupi M, Tortarolo M, Colombo L, Giardino D, Silani V, Morbidelli M, Salmona M, Moscatelli D Biocompatible fluorescent nanoparticles for in vivo stem cell tracking Nanotechnology : Diomede L, Rigacci S, Romeo M, Stefani M, Salmona M Oleuropein aglycone protects transgenic C. elegans strains expressing Aβ42 by reducing plaque load and motor deficit PLoS One : e58893

14 Fluharty B R, Biasini E, Stravalaci M, Sclip A, Diomede L, Balducci C, La Vitola P, Messa M, Colombo L, Forloni G, Borsello T, Gobbi M, Harris D A An N-terminal fragment of the prion protein binds to amyloid-β oligomers and inhibits their neurotoxicity in vivo J Biol Chem : Fratelli M, Fisher J N, Paroni G, Di Francesco A M, Pierri F, Pisano C, Godl K, Marx S, Tebbe A, Valli C, Gianni M, Stravalaci M, Gobbi M, Terao M, Garattini E New insights into the molecular mechanisms underlying sensitivity/resistance to the atypical retinoid ST1926 in acute myeloid leukaemia cells: The role of histone H2A.Z, camp-dependent protein kinase A and the proteasome Eur J Cancer : Fumagalli L, Pallavicini M, Budriesi R, Bolchi C, Canovi M, Chiarini A, Chiodini G, Gobbi M, Laurino P, Micucci M, Straniero V, Valoti E 6-methoxy7-benzofuranoxy and 6-methoxy-7-indolyloxy analogues of 2-[2-(2,6- dimethoxyphenoxy)ethyl]aminomethyl-1,4-benzodioxane (WB4101): discovery of a potent and selective α1dadrenoceptor antagonist J Med Chem : Garattini E, Terao M Aldehyde oxidase and its importance in novel drug discovery: present and future challenges Expert Opin Drug Discov : Gescher A, Gobbi M Pharmacology in the high tech age - new developments, opportunities and limitations Curr Opin Pharmacol : Kurosaki M, Bolis M, Fratelli M, Barzago MM, Pattini L, Perretta G, Terao M, Garattini E. Structure and evolution of vertebrate aldehyde oxidases: from gene duplication to gene suppression. Cell Mol Life Sci : Lesma G, Cecchi R, Cagnotto A, Gobbi M, Meneghetti F, Musolino M, Sacchetti A, Silvani A Tetrahydro-β-carboline-based spirocyclic lactam as type II' β-turn: application to the synthesis and biological evalution of somatostatine mimetics J Org Chem : Lucchetti J, Marino M, Papa S, Tortarolo M, Guiso G, Pozzi S, Bonetto V, Caccia S, Beghi E, Bendotti C, Gobbi M A mouse model of familial ALS has increased CNS levels of endogenous ubiquinol 9/10 and does not benefit from exogenous administration of ubiquinol 10 PLoS One : e69540 Markoutsa E, Papadia K, Giannou A, Spella M, Cagnotto A, Salmona M, Stathopoulos G T, Antimisiaris S G Mono and dually decorated nanoliposomes for brain targeting, in vitro and in vivo studies Pharm Res E-pub: 2013 Massa O, Alessio M, Russo L, Nardo G, Bonetto V, Bertuzzi F, Paladini A, Iafusco D, Patera P, Federici G, Not T, Tiberti C, Bonfanti R, Barbetti F Serological Proteome Analysis (SERPA) as a tool for the identification of new candidate autoantigens in type 1 diabetes J Proteomics : Montagna G, Cazzulani B, Obici L, Uggetti C, Giorgetti S, Porcari R, Ruggiero R, Mangione P Patrizia, Brambilla M, Lucchetti J, Guiso G, Gobbi M, Merlini G, Salmona M, Stoppini M, Villa G, Bellotti V Benefit of doxycycline treatment on articular disability caused by dialysis related amyloidosis Amyloid : Moser J M, Bigini P, Schmitt-John T The wobbler mouse, an ALS animal model Mol Genet Genomics : Palamidessi A, Frittoli E, Ducano N, Offenhauser N, Sigismund S, Kajiho H, Parazzoli D, Oldani A, Gobbi M, Serini G, Di Fiore PP, Scita G, Lanzetti L. The GTPase-activating protein RN-tre controls focal adhesion turnover and cell migration.

15 Curr Biol : Papa S, Rossi F, Ferrari Raffaele, Mariani Alessandro, De Paola M, Caron I, Fiordaliso F, Bisighini C, Sammali E, Colombo C, Gobbi M, Canovi M, Lucchetti J, Peviani M, Morbidelli M, Forloni G, Perale G, Moscatelli D, Veglianese P Selective nanovector mediated treatment of activated proinflammatory microglia/macrophages in spinal cord injury ACS Nano : Russo L, Marsella C, Nardo G, Massignan T, Alessio M, Piermarini E, La Rosa S, Finzi G, Bonetto V, Bertuzzi F, Maechler P, Massa O Transglutaminase 2 transamidation activity during first-phase insulin secretion: natural substrates in INS-1E Acta Diabetol : Sancini G, Gregori M, Salvati E, Cambianica I, Re F, Ornaghi F, Canovi M, Fracasso C, Cagnotto A, Colombo M, Zona C, Gobbi M, Salmona M, La Ferla B, Nicotra F, Masserini M Functionalization with TAT-peptide enhances blood-brain crossing in-vitro of nanoliposomes carrying a curcuminderivative to bind amyloid-β peptide J Nanomed Nanotechol : 171 Sclip A, Arnaboldi A, Colombo I, Veglianese P, Colombo L, Messa M, Mancini S, Cimini S, Morelli F, Antoniou X, Welker E, Salmona M, Borsello T. Soluble Aβ oligomer-induced synaptopathy: c-jun N-terminal kinase's role. J Mol Cell Biol : Snellman A, Lopez-Picon F R, Rokka J, Salmona M, Forloni G, Scheinin M, Solin O, Rinne J O, Haaparanta-Solin M Longitudinal amyloid imaging in mouse brain with 11C-PIB: comparison of APP23, Tg2576, and APPswe-PS1dE9 mouse models of Alzheimer disease J Nucl Med : Sommi P, Necchi V, Vitali A, Montagna D, De Luigi A, Salmona M, Ricci V, Solcia E PaCS is a novel cytoplasmic structure containing functional proteasome and inducible by cytokines/trophic factors PLoS One : e82560 Stoilova T, Colombo L, Forloni G, Tagliavini F, Salmona M A new face for old antibiotics: tetracyclines in treatment of amyloidoses J Med Chem : Tapella L, Stravalaci M, Bastone A, Biasini E, Gobbi M, Chiesa R Epitope scanning indicates structural differences in brain-derived, monomeric and aggregated mutant prion proteins related to genetic prion diseases Biochem J : Zito E PRDX4, an endoplasmic reticulum-localized peroxiredoxin at the crossroads between enzymatic oxidative protein folding and nonenzymatic protein oxidation Antioxid Redox Signal :

16 ATTIVITA' DI RICERCA Laboratorio di Biochimica e Chimica delle Proteine Sviluppo di nuove strategie terapeutiche per la cura delle amiloidosi centrali e periferiche Lo sviluppo di una strategia terapeutica efficace per la prevenzione e la cura della malattia di Alzheimer e delle amiloidosi sistemiche è di primaria importanza in quanto non esiste attualmente una cura e la loro gravità, condiziona pesantemente la vita dei pazienti e dei loro famigliari. La formazione di fibrille amiloidi e il loro deposito in tessuti specifici sono stati considerati per molto tempo la causa della malattia ma studi recenti indicano che le specie oligomeriche solubili sono i veri responsabili della tossicità. La cinetica di aggregazione della proteina, in conseguenza di un cambiamento conformazionale, e la comprensione dei determinanti genetici, biochimici e strutturali alla base di questa trasformazione sono molto importanti per la delucidazione del processo patogenetico e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Allo scopo di sviluppare dei modelli semplificati che consentono di monitorare i cambiamenti conformazionali che precedono la precipitazione delle fibrille, abbiamo disegnato e sviluppato diversi peptidi sintetici dedotti dalla sequenza primaria di proteine amiloidogeniche umane nella loro forma wild-type o mutata. In collaborazione con l Istituto Neurologico C. Besta di Milano è stata identificata una forma mutata di - amiloide che ha un comportamento biologico sorprendente in quanto si lega alla -proteina normale e blocca la formazione di amiloide e lo sviluppo dalla malattia. Questa proprietà apre una nuova prospettiva terapeutica sia per le forme genetiche che per quelle sporadiche di malattia di Alzheimer, basata sull'uso di frammenti proteici contenenti questa mutazione o di composti peptido-mimetici. Abbiamo inoltre sintetizzato diversi peptidi sintetici della forma mutata di -amiloide e abbiamo valutato l effetto della mutazione sull aggregazione e le proprietà amiloidogeniche. Studi analoghi vengono condotti su peptidi delle proteine prioniche e su alcune proteine amiloidogeniche di origine periferica. Il primo approccio per lo sviluppo di utili candidati terapeutici prevede lo sviluppo di composti in grado di interferire con la formazione delle specie oligomeriche, interagendo direttamente con le molecole proteiche, destrutturando la sua conformazione in β-sheet oppure destabilizzando gli aggregati fibrillari. Questa attività di ricerca, comprende studi in vitro in modelli cell free per determinare le proprietà conformazionali dei peptidi amiloidogenici, la loro struttura secondaria, lo scambio idrogeno-deuterio, la resistenza alla digestione con proteasi, la capacità di aggregazione e le loro proprietà amiloidogeniche. Per comprendere i meccanismi biochimici e molecolari che determinano l azione citotossica, i peptici sintetici vengono utilizzati per studi in vitro che prevedono l uso di vari modelli cellulari, correlando le loro proprietà chimico-fisiche con i loro effetti biologici. L attività è volta, inoltre, ad analizzare la distribuzione sub-cellulare dei peptidi e ad identificare i bersagli biologici-molecolari intracellulari. Gli studi condotti fino ad ora indicano che le tetracicline sono dei nuovi candidati come farmaci anti-amiloidogenici. In particolare, esse sono attive come composti anti-fibrillogenici e aumentano la sensibilità della PrP alla digestione con proteinasi K. Le tetracicline sono inoltre in grado di inibire la morte di cellule neuronali e la proliferazione astrogliale indotta dai peptidi prionici e, in modelli animali di malattia, sono in grado di prolungare la sopravvivenza degli animali infettati con il prione. L uso delle nanoparticelle in farmacologia: nuovi sistemi per la diagnosi e la terapia Il laboratorio di Biochimica e chimica delle proteine ha approfondito in questo ultimo anno una serie di caratterizzazioni sull interazione tra nanocomposti e matrici biologiche in diverse aree di ricerche, con particolare enfasi alla diagnostica, terapia e tossicologia. Il nostro lavoro nel settore farmacologico (terna ostico) origina dall evidenza che lo sviluppo clinico di molecole con promettente attività terapeutica per il trattamento di malattie con prognosi infausta è limitato a volte da problemi correlati alla loro scarsa biodisponibilità, ad una rapida clearance, alla difficoltà di attraversare alcune barriere biologiche e, non ultimo dall insorgenza di pesanti effetti collaterali. In particolare la comprensione del comportamento dei nanovettori (ovvero privi del farmaco legato o di agenti di contrasto per scopi diagnostici) in sistemi biologici a crescente livello di complessità (fluidi biologici, cellule, animali sani e patologici) è presupposto essenziale per approcciare uno sviluppo terapeutico che possa giungere alla pratica clinica. Nell ambito di un progetto finanziato dall Associazione Italiana per la Ricerca sul Cancro (AIRC 5x1000) abbiamo generato una piattaforma integrata per valutare e categorizzare potenzialità e rischi di nanoparticelle polimeriche

17 prima della coniugazione con farmaci. In collaborazione con il Dipartimento di Oncologia e con il Politecnico di Milano abbiamo testato una serie di nanoparticelle biocompatibili, ma con differenti profili di biodegradabilità, in modelli cellulari e animali di una specifica sottopopolazione di tumore al seno (triple negative breast cancer). I dati ottenuti mediante una serie di esperimenti in vivo ed in vitro hanno significativamente contribuito a selezionare i parametri chimico-fisici (materiale, dimensione, potenziale di carica esterno, grado di peghilazione) più promettenti per lo sviluppo di nanofarmaci previa coniugazione con la molecola terapeutica (e/o agente di contrasto) di interesse. La nostra attività si è inoltre focalizzata sullo sviluppo e la caratterizzazione di nuovi nanomateriali ad altissimo grado di biocompatibilità e con una chimica che ne favorisse massimamente l adattabilità per il carico e il rilascio di agenti terapeutici o per la localizzazione mirata di agenti di contrasto per valutazione diagnostiche precoci in oncologia, cardiologia, neurologia e malattie cardiovascolari. Nell ambito di una ricerca in collaborazione con la Dr.ssa Margherita Morpurgo (Università degli Studi di Padova) è stato sviluppato e caratterizzato un nanocomposto dalle caratteristiche fisico-chimiche e dal profilo farmacocinetico estremamente innovativo e potenzialmente in grado di dare un notevole impulso alla diagnostica e alla terapia farmacologica nell uomo. Il nanocomposto in questione nasce dall originale idea di legare due proteine abbondantemente espresse nell uovo (avidina e biotina) ad uno scheletro composto da acidi nucleici inattivati al fine creare una struttura facilmente modulabile in termini di coniugazione con molte molecole di interesse terapeutico e altamente controllabile in termini di stechiometria di legame. L analisi dell interazione di questi Avidin-Nucleic Acid Nanoassemblies (ANANAS) in fluidi biologici, cellule e tessuti (dopo somministrazione endovenosa) ha confermato l enorme potenzialità per loro un futuro sviluppo come efficienti trasportatori di molecole per la diagnosi e la terapia in molte aree di ricerca. In collaborazione con il gruppo del Professor Masserini (Università Milano Bicocca) e il Professor Futermann (Istituto Weizmann, Israele) il gruppo di nanofarmacologia è impegnato a sviluppare nanocomposti liposomiali funzionalizzati contenenti enzimi già approvati per trattamenti di sostituzione enzimatica (enzyme replacement terapie o ERT). Scopo di questo progetto è di permettere il passaggio della barriera emato encefalica da parte di queste macromolecole e, di conseguenza favorire il rilascio dell enzima in soggetti con patologie neurodegenerative giovanili da mancata funzionalità enzimatica (in particolare correlata ad enzimi lisosomiali). L interesse per lo sviluppo di nanopliposomi per il passaggio della barriera ematoencefalica si collega ad un altra importante collaborazione sviluppata nell ambito del progetto europeo Nanoparticles for theraphy and diagnosis of Alzheimer Disease. In questo studio multicentrico il nostro laboratorio ha valutato la capacità di diverse NP di natura lipidica e polimerica di superare in vivo la barriera emato-encefalica per veicolare farmaci anti-amiloidogenici a livello cerebrale. Preclinical imaging per favorire il processo di traslazionalità dalla ricerca di base alla clinica nell ambito della terapia cellulare La possibilità di uniformare i criteri di analisi preclinici e clinici rappresenta uno dei principali obiettivi della ricerca farmacologica. La diagnostica per immagini non invasiva (risonanza magnetica, ecografia, tomografia) assume rilevanza sempre maggiore in molti ambiti clinici. Tale diffusione ha generato grande sviluppo di strumenti di screening non invasivo dedicati agli studi preclinici. Il Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare sta sviluppato una serie di procedure di analisi atte a correlare le informazioni ottenute dagli strumenti di imaging non invasivo con i dati ottenuti mediante le classiche tecniche di istopatologia e immunoistologia. L integrazione delle diverse tecniche viene identificata con il termine preclinical imaging. In stretta associazione con le attività descritte in precedenza, il nostro gruppo di preclinical imaging ha sviluppato ed ottimizzato una serie di protocolli atti all analisi longitudinale della tracciabilità di cellule staminali mediante preincubazione con nanoparticelle biocompatibili opportunamente funzionalizzate con agenti di contrasto fluorescenti o superparamagnetici. In particolare il nostro lavoro è stato focalizzato a comprendere, nel medesimo soggetto sperimentale, il destino di cellule staminali in relazione a parametri fondamentali per lo sviluppo clinico quali: 1) il tipo di cellula iniettata; 2) il numero di cellule; 3) la via di somministrazione (intravenosa, intracerebroventricolare); 4) la frequenza di somministrazione; 5) il tempo intercorso dalla somministrazione; 6) lo stato del soggetto sperimentale (animale sano o malato). Mediante analisi di risonanza magnetica per immagini (MRI) abbiamo valutato biodistribuzione, persistenza, accumulo di cellule mesenchimali muscolari e amniotiche umane, preventivamente caricate con nanoparticelle di Feridex (un agente di contrasto comunemente in uso in diagnostica clinica), dopo iniezione singola nei ventricoli laterali di topi sani e affetti da una patologia del motoneurone ricapitolante le principali caratteristiche patologiche e sintomatiche dei pazienti affetti da sclerosi laterale amiotrofica (SLA). I nostri studi hanno mostrato che le cellule permangono all interno del

18 sistema ventricolare per almeno 4 settimane, non danno luogo a iperproliferazioni (rischio tumori), non migrano nel parenchima cerebrale ma diffondono nel liquido cefalorachidiano anche nelle aree contigue all area patologica (bulbo, regione cervicale del midollo spinale). Tale studio di tracciabilità ha permesso di dare una maggiore sostanza agli incoraggianti risultati di efficacia farmacologica, effettuati in collaborazione con la Dottoressa Canzi (Istituto Neurologico Carlo Besta) e con la Dottoressa Bendotti del Dipartimento di neuroscienze. Sempre in nell ambito di una collaborazione multicentrica abbiamo sviluppato un originale metodo di tracking di cellule staminali fetali rese visibili mediante internalizzazione di nano particelle polimeriche biocompatibili legate ad un fluoroforo valutabile mediante studi tomografia molecolare a fluorescenza FMT (una tecnica non invasiva complementare alla MRI). In particolare abbiamo valutato il destino di cellule della parete del cordone ombelicale in un secondo modello di SLA dopo iniezione intravenosa e/o intracerebroventricolare. I nostri risultati hanno suggerito che: 1) l utilizzo di queste nuove nanoparticelle fluorescenti come marcatori cellulari, rappresenta un valido e affidabile sistema di tracciabilità cellulare; 2) le cellule impiantate presentano una risposta simile, in termini di localizzazione e permanenza nei tessuti, indipendentemente dallo stato di salute del soggetto sperimentale (asintomatico, presintomatico, sintomatico); 3) le cellule iniettate intracerebroventricolarmente permangono per un tempo maggiore ma rimangono confinate nei ventricolari mentre le cellule iniettate sistemicamente migrano quasi selettivamente nel polmone ma, seppure in piccola parte, raggiungono le aree cerebrali. Questi risultati rappresentano un valido punto di partenza per pianificare uno studio di efficacia e, eventualmente, per rispondere a limiti o potenzialità del trattamento effettuato. E di recente sviluppo un terzo tipo di analisi che sfrutterà nano particelle duali con una componente fluorescente ed una paramagnetica. Al momento il nostro gruppo sta testando la possibile interazione tra la particelle e la cellula staminale di interesse (per escludere, come già fatto per i due studi precedenti, una possibile tossicità delle nano particelle nella cellula da iniettare). Sarà poi nostro scopo approcciare uno studio combinato con MRI e FMT per combinare la risoluzione del primo metodo con la sensibilità del secondo. Questo ci permetterà di ridurre gli studi a tempi intermedi mediante analisi istologiche e quindi in ottemperanza con le linee guida della comunità europea sulla necessità di ridurre l uso degli animali impiegati nella ricerca. Inoltre questa tecnica, se consolidata, potrebbe fornire una metodica di indagine facilmente traslabile alla pratica clinica. Il nematode Caenorhabditis elegans come modello sperimentale per lo studio in vivo dei meccanismi molecolari alla base dell aggregazione delle proteine amiloidogeniche responsabili di patologie neurodegenerative La descrizione degli eventi molecolari che modulano il processo di amiloidogenesi in vivo è essenziale per il disegno di strategie terapeutiche efficaci. Per la comprensione di tali meccanismi nel nostro laboratorio viene utilizzato il Caenorhabditis elegans in quanto esso rappresenta un modello sperimentale che offre l opportunità unica di analizzare in vivo le funzioni genetiche e molecolari dei geni correlati alle malattie umane. Questo nematode offre il vantaggio di poter generare facilmente ceppi transgenici che esprimono geni umani, producendo fenotipi specifici, che permettono l identificazione di geni e/o proteine associate specificamente alla patologia. In particolare, caratterizzando il fenotipo del transgene ottenuto lo si può correlare con l insorgenza della malattia, il processo degenerativo e l espressione e l aggregazione proteica in forma oligomerica e fibrillare. Nel nostro laboratorio sono disponibili diversi ceppi transgenici che esprimono, in modo costitutivo o inducibile, vari frammenti della proteina -amiloide umana in modo specifico nei neuroni o nel muscolo. Abbiamo inoltre sviluppato nuovi ceppi transgenici che esprimono nei neuroni i peptidi mutati della -amiloide con sostituzione A-V o A-T in posizione 2, per poter valutare per la prima volta gli effetti di tali mutazioni. Stiamo inoltre sviluppando vermi transgenici che esprimono diverse isoforme di proteina tau, coinvolta nello sviluppo di alcune patologie neurodegenerative note come tauopatie e nella malattia di Alzheimer. L espressione dei peptidi di -amiloide nei vermi si traduce in inclusioni citoplasmatiche di e nella comparsa di un fenotipo specifico, quale la paralisi progressiva del verme. Gli aggregati fibrillari che si depositano sono simili a quelli osservati nel cervello dei pazienti affetti da Alzheimer o nei muscoli dei pazienti affetti da Inclusion Body Myositis, la forma sporadica di miopatia più comune. Questi modelli vengono utilizzati per lo studio della relazione tra la sequenza della proteina, la cinetica di formazione degli aggregati amiloidogenici e la tossicità. Inoltre, utilizzando un ceppo transgenico che produce solo la forma oligomerica della proteina, disponiamo di un buon modello predittivo per lo studio di potenziali farmaci che

19 interagiscono in modo specifico con gli oligomeri. Abbiamo inoltre dimostrato che i meccanismi molecolari osservati in questi ceppi transgenici esprimenti proteine responsabili delle amiloidosi centrali sono comuni a quelli che si verificano quando c è espressione e deposito di proteine che causano amiloidosi centrali, come nel caso delle catene leggere delle immunoglobuline o da 2-microglobulina. Questi modelli, su cui è possibile applicare un approccio multidisciplinare integrato, genomico e molecolare, costituiscono la base per lo sviluppo e la validazione di cure innovative e l analisi in vivo delle funzioni molecolari dei geni correlati alle amiloidosi umane. Lo studio della proteina tau rappresenta un altro importante filone di ricerca del nostro laboratorio. In particolare, negli ultimi anni abbiamo potuto valutare come alcune mutazioni a carico di tau possano influenzare la patogenesi delle demenze frontotemporali (FTD), un gruppo eterogeneo di malattie neurodegenerative che fa parte della più grande famiglia delle cosiddette tauopatie. Tau è la proteina principale nella regolazione della dinamica e della morfogenesi dei microtubuli dei neuroni del sistema nervoso centrale ed è fondamentale nella regolazione del trasporto assonale e del corretto funzionamento dei neuroni stessi. Le principali alterazioni neuropatologiche causate da mutazioni a carico della proteina tau sono rappresentate da una sua alterata capacità di interagire con i microtubuli e da una sua maggior propensione nel formare degli aggregati insolubili. Le nuove mutazioni della proteina tau sono state individuate, in collaborazione con l Istituto Neurologico C. Besta, attraverso degli screening genetici condotti su pazienti affetti da FTD. Le proteine mutate sono state espresse in batteri, quindi sono state purificate e caratterizzate dal punto di vista biochimico e biofisico. Alcune di queste mutazioni hanno tra l altro mostrato delle proprietà neuropatologiche atipiche, come un aumentata capacità di promuovere la polimerizzazione dei microtubuli e la formazione di oligomeri solubili piuttosto che di filamenti insolubili. Partendo da queste osservazioni abbiamo prodotto dei ceppi transgenici di C. elegans che esprimono le proteine tau mutate, con l obbiettivo di studiarne in modo più approfondita le proprietà neurotossiche. Lo studio delle alterazioni a carico della proteina tau, sia in vitro, sia in modelli cellulari e animali, ci permetterà quindi di valutare con maggior precisione i meccanismi patogenetici alla base delle tauopatie. Laboratorio di Biologia Molecolare Struttura e funzione dei molibdo-enzimi I molibdo-enzimi sono proteine che richiedono un cofattore molibdo-pterinico (cofattore molibdenico) per la loro attività catalitica. Fino a pochi anni fa si riteneva che la famiglia fosse costituita da tre soli membri: la sulfito ossidasi, l aldeide ossidasi e la xantina ossido reduttasi. Nel corso degli ultimi dieci anni di ricerca il nostro laboratorio ha determinato la struttura dei geni codificanti diversi molibdo-enzimi nei roditori e nell uomo. In particolare si è dimostrato che, nei roditori, esistono quattro aldeidi ossidasi diverse (Aox1, Aox3, Aox4 e Aox3l1) caratterizzate da notevole similarità strutturale e funzionale. Il substrato fisiologico e la funzione omeostatica di queste proteine sono ancora sconosciuti, anche se è noto che le aldeidi ossidasi sono in grado di ossidare aldeidi alifatiche ed aromatiche nei rispettivi acidi carbossilici e di idrossilare diversi tipi di anelli aromatici n-eterociclici. Le quattro diverse aldeidi ossidasi di ratto e topo sono il prodotto di altrettanti geni posizionati a poca distanza uno dall altro sullo stesso cromosoma e originatisi attraverso un processo di duplicazione genica asincrona. I nostri studi mirati alla determinazione del processo evolutivo dei geni codificanti le aldeidi ossidasi hanno permesso di stabilire che la storia di questi geni è fatta di fenomeni di duplicazione e di soppressione. Tale processo evolutivo ha portato hanno portato i diversi genomi dei vertebrati ad avere un numero di aldeidi ossidasi variabile da uno a quattro. In particolare, l uomo è caratterizzato dalla presenza di un singolo gene attivo (AOX1) e di due pseudo geni inattivi localizzati sul cromosoma 2. Da un paio di anni siamo impegnati nella definizione della funzione delle diverse aldeidi ossidasi di topo con l obiettivo di stabilire le ragioni alla base della disparità nel numero di tali enzimi tra uomo e roditori. A questo scopo abbiamo generato due animali knock-out, uno per il geni AOX4, l altro per il gene AOX3l1. L animale knock-out per il gene AOX4 è stato caratterizzato fenotipicamente, dimostrando alterazioni minime a livello dello strato epidermico. Il topo knock-out presenta infatti ipertrofia dell epidermide associata a particolare fragilità dello strato corneo. A livello biochimico abbiamo osservato deficienza nella capacità di sintetizzare acido retinoico in situ nei due organi nei quali l enzima AOX4 è presente in quantità apprezzabili (pelle e ghiandola di Harder). L osservazione è in linea con l idea che AOX4 possa avere un ruolo nel metabolismo della retinaldeide ad acido retinoico, il metabolita attivo della vitamina A. Abbiamo inoltre nuovi dati che indicano un ruolo di AOX4 per il

20 controllo dell omeostasi del tessuto adiposo. La cosa è di particolare importanza anche per l uomo, in quanto sembra che AOX1 possa avere un effetto similare per ciò che concerne la sintesi e la deposizione lipidica. Stiamo effettuando studi di tipo similare sul topo knock-out per AOX3l1. I retinoidi nel trattamento e nella chemio-prevenzione della leucemia mieloide e del carcinoma mammario Da anni il nostro laboratorio è impegnato a definire il potenziale dei derivati naturali e sintetici dell acido retinoico, il metabolita attivo della vitamina A. Questi composti comunemente definiti retinoidi sono caratterizzati da effetti cito-differenziativi, anti-proliferativi e apoptotici, effetti che nel loro insieme sono alla base dell azione terapeutica di questi composti nell ambito della leucemia mieloide e del carcinoma della mammella. I retinoidi sono agenti terapeutici molto attivi ma dotati di effetti collaterali importanti soprattutto nell ambito di un loro utilizzo di lunga durata. L utilizzo clinico ottimale dei retinoidi richiede una migliore conoscenza dei meccanismi d azione alla base degli effetti anti-neoplastici esercitati da questo tipo di composti. Una conoscenza approfondita in questo senso è fondamentale per il disegno di nuove strategie di trattamento a base di retinoidi caratterizzate da aumento dell indice terapeutico di questi composti. Da anni siamo interessati alla definizione dei meccanismi molecolari che regolano l attività dei recettori nucleari per l acido retinoico con l dea che questo possa portare all identificazione di bersagli da modularsi modulati in maniera specifica con agenti farmacologici. Riteniamo infatti che questo possa portare allo sviluppo di combinazioni razionali tra retinoidi ed altri agenti farmacologicamente attivi da utilizzarsi nel trattamento di diversi tipi di tumori. Tale approccio ha recentemente portato all identificazione della prolil-isomerasi, Pin1, quale regolatore negativo dell attività del recettore RARα per l acido retinoico. Inibitori farmacologici di Pin1 si sono di mostrati particolarmente efficaci nel sensibilizzare la cellula leucemica agli effetti anti-neoplastici dei retinoidi. Tali risultati aprono la possibilità di sviluppare combinazioni a base di inibitori di Pin-1 e retinoidi nel trattamento della leucemia acuta mieloide. Seguendo lo stesso tipo di logica, abbiamo recentemente dimostrato che l inibizione del microrna mir-21 nel carcinoma della mammella positivo per il recettore degli estrogeni possa essere di grande importanza per potenziare l attività anti-proliferativa dei retinoidi in questo particolare tipo di tumore. Abbiamo infine osservato che un sottogruppo particolare di carcinoma della mammella HER2/neu-positivi possa giovarsi del trattamento a base di retinoidi e di associazioni tra retinoidi ed inibitori dell attività tirosina-chinasica del recettore HER2/Neu. Stiamo attualmente conducendo una serie di studi mirati a definire i determinanti cellulari e molecolari alla base della sensibilità/resistenza ai retinoidi osservabile nel carcinoma della mammella, utilizzando un approccio in grado di integrare le metodologie di genomica high-throughput con la farmacologia molecolare dei retinoidi. A questo scopo, stiamo definendo il profilo di risposta ai retinoidi di un pannello do oltre 40 linee cellulari di carcinoma della mammella caratterizzate per la loro espressione genica di base, per le variazioni di copy number genico (CNV) e per la presenza di polimorfismi genici. Nella stessa ottica, abbiamo messo a punto una metodica in vitro per l incubazione a breve termine con retinoidi di preparazioni istologiche provenienti da campioni chirurgici di pazienti affette da carcinoma mammario. Laboratorio di Farmacodinamica e Farmacocinetica Malattie da misfolding proteico Uno dei principali settori d interesse del laboratorio riguarda le malattie causate da un alterato ripiegamento ( misfolding ) di particolari peptidi o proteine. Il misfolding proteico determina la perdita della funzione fisiologica della proteina (loss-of-function) e, spesso, l acquisizione di proprietà tossiche (gain-of-function). In particolare, se la catena polipeptidica non si ripiega correttamente nella struttura proteica nativa (generalmente globulare), può esporre residui che ne aumentano la propensione all aggregazione, generando oligomeri tossici e le strutture multimeriche fibrillari che costituiscono i depositi amiloidi caratteristici di queste malattie. Tipici esempi di malattie da misfolding proteico, studiate nel laboratorio, sono: la malattia di Alzheimer, caratterizzata dall aggregazione di peptidi di aminoacidi (Aβ1-40 e Aβ1-42, presenti nelle placche amiloidi presenti nel cervello dei pazienti Alzheimer); le encefalopatie spongiformi dovute al misfolding e all aggregazione della proteina prionica (PrP) e le amiloidosi periferiche che coinvolgono la transtiretina e la β2-microglobulina. Gli studi di questi ultimi anni evidenziano un ruolo patogenetico del misfolding proteico e della conseguente formazione di aggregati proteici tossici in un numero sempre