Anna Maria Porcelli

ARGOMENTI TESI PROPOSTE (Prof. PORCELLI – Dr. IOMMARINI)

DESTABILIZZAZIONE FARMACOLOGICA DI HIF1a

Il fattore indotto da ipossia HIF1 è il regolatore trascrizionale chiave dell’adattamento alle condizioni di carenza di ossigeno (ipossia). Tale condizione si verifica in molteplici condizioni fisiologiche e patologiche, risultando nell’aumento dell’espressione, nella stabilizzazione e conseguente attivazione di HIF1. In particolare, l’adattamento alle condizioni ipossiche è uno step necessario per la progressione dei tumori solidi verso la malignità perché attraverso l’attivazione della trascrizione di specifici geni target stimola il metabolismo glicolitico e la neoangiogenesi rifornendo le cellule cancerose di nutrienti ed ossigeno e permettendone la rapida metabolizzazione. Quindi la possibilità di inibire farmacologicamente HIF1 risulta essere estremamente attrattiva per possibili terapie antitumorali. I livelli proteici della subunità α di HIF1 sono regolati a livello post-traduzionale in funzione della presenza di ossigeno tramite idrossilazione da parte di una famiglia di enzimi chiamati prolil-idrossilasi (PHD). Le PHD idrossilano HIF1α a livello di due residui di prolina altamente conservati e questa reazione indirizza HIF1α alla degradazione mediata da proteasoma. L’attività delle PHD è regolata dalla presenza di α-ketoglutarato (α-KG), succinato e Fe³⁺. In questo contesto, il nostro gruppo di ricerca ha screenato l’effetto su HIF1α di una serie di esteri derivati dell’α-KG e selezionato 4 composti che erano in grado di indurre la destabilizzazione di HIF1α in condizioni ipossiche in due linee cellulari tumorali senza risultare citotossici per cellule non tumorali. In questo progetto è previsto lo studio di tali composti in modelli cellulari tumorali 3D (sferoidi) ottenuti da diverse cellule tumorali e su modelli tumorali geneticamente modificati di Drosophila melanogaster. In questi modelli verrà valutata la stabilizzazione di HIF1α e la sua attività trascrizionale e l’effetto sulle proprietà tumorigeniche di invasione e migrazione, nonché lo stato ipossico tramite specifici saggi in vitro e in vivo.

MECCANISMI DI SOPRAVVIVENZA IN CELLULE TUMORALI DIFETTIVE PER LA FOSFORILAZIONE OSSIDATIVA

Le cellule cancerose sono caratterizzate da meccanismi di adattamento cellulare per garantirne la sopravvivenza anche in condizioni di paucità di nutrienti e ossigeno. In questo contesto, il nostro gruppo di ricerca ha dimostrato che le cellule tumorali in cui il complesso I (CI) della catena respiratoria è completamente disassemblato non sono in grado di adattarsi all’ipossia perché le modificazioni metaboliche indotte dalla carenza del CI impediscono la stabilizzazione del fattore indotto da ipossia (HIF1) anche in condizioni ipossiche. Tuttavia abbiamo osservato che le cellule cancerose difettive del CI iniettate in topi immunodeficienti sono comunque in grado di formare delle masse tumorali, sebbene in tempi molto più lunghi rispetto alla loro controparte wild type e sebbene tali tumori siano morfologicamente molto differenti. Infatti, da un punto di vista istologico tali masse hanno le caratteristiche di un particolare sottogruppo di tumori epiteliali chiamati oncocitomi. Questi tumori, prevalentemente benigni, sono caratterizzati da un accumulo di mitocondri disfunzionali perché generalmente portatori di mutazioni somatiche che impattano fortemente sulla struttura o la funzione del CI. In precedenza, abbiamo dimostrato che tali mutazioni rallentano notevolmente la crescita dei tumori, senza tuttavia permetterne l’eradicazione evidenziando come queste cellule tumorali siano comunque in grado di sopravvivere e di adattarsi. Lo scopo di questo progetto è quello di studiare i possibili meccanismi molecolari che permettono la sopravvivenza delle cellule tumorali difettive per il CI. In particolare, saranno analizzati i seguenti meccanismi: (i) la via di segnalazione mediata da PI3K/Akt che è nota promuovere attivare dei meccanismi di sopravvivenza e che abbiamo trovato attivata nelle cellule e nei tumori deficitari per il CI. In questi modelli sarà studiata questa via di segnalazione tramite analisi della fosforilazione di numerose proteine bersaglio e l’uso di specifici inibitori di questa via di segnalazione intracellulare al fine di dimostrare che la sua inattivazione porta all’eradicazione delle cellule tumorali; (ii) l’autofagia, ed in particolare la mitofagia, meccanismo noto per permettere la sopravvivenza cellulare in caso di privazione di nutrienti tramite il riciclo dei componenti cellulari e che è finemente regolato in relazione alla disponibilità di nutrienti e alla carica energetica intracellulare

NUOVI INTERATTORI DEL COMPLESSO I DELLA CATENA RESPIRATORIA

Il complesso I (CI) della catena respiratoria è il più grande complesso multiproteico del sistema OXPHOS, composto da 45 subunità, codificate dal DNA nucleare o mitocondriale. CI può associarsi con CIII e CIV, formando "supercomplessi" (SC), ma i percorsi di assemblaggio di CI o SC sono ancora controversi. In un precedente studio abbiamo studiato la biogenesi di CI e SCs in modelli cellulari privi di due subunità strutturali CI essenziali, ovvero il ND1 codificato del mtDNA, situato nel braccio della membrana, e il nDNA codificato NDUFS3, nel braccio della matrice. Questi esperimenti ci hanno permesso di identificare piccole quantità di SC anche in cellule che mancano di queste subunità necessarie per l’assemblaggio del CI. In questi modelli abbiamo anche effettuato degli esperimenti di proteomica differenziale quantitativa mediante SILAC (Stable Isotope Labeling with Amino acids in Cell culture) al fine di indentificare nuovi interattori di CI con un possibile ruolo come fattori di assemblaggio nelle prime fasi della biogenesi del CI. Questi candidati risultano essere coinvolti in alcune vie metaboliche mitocondriali. Lo scopo di questo progetto è quello di validare i dati di proteomica e di comprendere il ruolo di tali interattori nel processo di assemblaggio del CI e dei SC.

Per la procedura di assegnazione della tesi si consiglia di consultare la seguente pagina web:https://corsi.unibo.it/magistrale/BiotecnologieMolecolarieIndustriali/procedura-per-l-assegnazione-della-tesi

Il numero di posti disponibili offerti: 2 posto per AA 2019-2020.

Per eventuali contatti con altri laboratori ed enti di ricerca italiani ed esteri per lo svolgimento della tesi/tirocinio contattare via email il docente per fissare un appuntamento per chiarimenti ed informazioni a riguardo.