Liliana Milani

I mitocondri e la linea geminale

I mitocondri sono organelli semi-indipendenti conosciuti soprattutto per il loro ruolo nel metabolismo energetico della cellula eucariotica. Ciononostante la loro funzione non è limitata alla produzione di ATP; essi sono coinvolti in molti processi della vita eucariotica. Nei metazoi i mitocondri sono comunemente ereditati da un unico genitore, tramite eredità strettamente materna (SMI), ma in alcuni molluschi bivalvi sono presenti due linee mitocondriali: una trasmessa attraverso le uova (tipo F), e l’altra attraverso gli spermatozoi (tipo M). Questa è l’eredità uniparentale doppia dei mitocondri (DUI). Durante lo sviluppo degli embrioni maschi DUI i mitocondri portati dallo spermatozoo sono segregati nella linea germinale in formazione, mentre vengono dispersi negli embrioni femmina. I meccanismi molecolari alla base di questi pattern di segregazione nelle specie DUI così come il sistema di determinazione del sesso dei bivalvi sono ancora sconosciuti, ma questo particolare meccanismo di trasmissione rende la DUI un eccellente sistema modello per studiare l’eredità ed il funzionamento dei mitocondri.

Il mio studio sui mitocondri riguarda:

Distribuzione e quantificazione di mtDNA di tipo M ed F in gameti, embrioni ed adulti [6, 10, 20, 28]

Analisi ultrastrutturale della linea germinale al microscopio elettronico a trasmissione (TEM) [9, 10]

Eredità e trasmissione dei mitocondri [9, 10, 39, 46]

Caratterizzazione di genomi mitocondriali [7, 8, 35]

Genomica e trascrittomica nei bivalvi [12, 13, 40, 41]

Nuove proteine mitocondriali trasmesse dal genoma paterno [8, 16, 17, 20, 26, 29]

Ruolo dei mitocondri nella formazione della linea germinale e nei meccanismi di determinazione del sesso [9, 12, 14, 17, 34]

Evoluzione del genoma mitocondriale [13, 21, 37, 48, 49]

Attività mitocondriale [24, 27, 38, 44, 45, 47]

Differenziamento e sviluppo della linea germinale

Per capire quando e come i mitocondri che saranno trasmessi di generazione in generazione vengono segregati nella linea germinale, è fondamentale capire quando e come si originano le cellule germinali. A questo riguardo studio la formazione e il differenziamento della linea germinale nei molluschi bivalvi [25, 26, 32, 36, 42] e più di recente ho esteso la mia ricerca ai vertebrati. Cominciando da un’analisi approfondita di oogenesi e spermatogenesi nella lucertola Podarcis sicula, che mi ha permesso di descriverne le cellule germinali precoci e il differenziamento dei gameti [18], ho documentato il pattern di espressione di VASA e PL10 durante la gametogenesi. Entrambe queste proteine DEAD-box sembrano essere coinvolte, anche se in modi differenti, nello sviluppo delle cellule germinali di P. sicula [19, 22, 33]. Sto pianificando la stessa analisi nel pesce Poecilia reticulata: in particolare sto lavorando per aggiungere dati da organismi non modello sull’espressione di determinanti della linea germinale, poiché gli organismi non modello sono importanti nella biologa comparativa e nella biologia evoluzionistica dello sviluppo, aiutando a raggiungere una più ampia comprensione sull’argomento.

Caratterizzazione dei neuroni negli epiteli olfattivi di vertebrati

Dal 2015 mi interesso alla caratterizzazione delle popolazioni cellulari negli epiteli olfattivi di pesci. Mentre i neuroni sensoriali olfattivi (OSNs) ciliati e microvillari sono comuni a tutti i vertebrati, un terzo gruppo di OSNs, le cellule a cripta, è presente nei pesci ossei, ma assente nei tetrapodi. Abbiamo approcciato il problema caratterizzando queste popolazioni cellulari nello zebrafish ed in P. sicula, dal momento che, ancora una volta, studi comparativi aumenterebbero enormemente la nostra comprensione dell’evoluzione dei meccanismi dell’olfatto ed il loro funzionamento. Finora, gli anticorpi disponibili per marcare proteine specifiche delle cellule neuronali sono stati sviluppati in organismi modello, come topo, ratto, bovino e uomo, e la loro eventuale specificità in altri organismi non era stata testata. Per questo motivo il loro utilizzo come marcatori per l’identificazione dei differenti tipi cellulari nei diversi animali necessitava di una validazione puntuale. Il mio primo approccio a questa problematica e stato infatti il testare su P. reticulata i vari anticorpi precedentemente utilizzati in zebrafish. I primi risultati ottenuti indicano un diverso pattern di immunoreazione nelle popolazioni di OSNs nelle due specie, suggerendo cautela nella generalizzazione della specificità di questi marcatori nei pesci [31]. Abbiamo anche investigato l’effetto del rame, un diffuso agente tossico, sulle tre popolazioni di OSNs in zebrafish [30, 43].

Biologia riproduttiva ed evolutiva degli insetti stecco (Insecta Phasmida)

Gli insetti stecco mostrano una notevole abilità nel superare i meccanismi di isolamento riproduttivo specie-specifici mediante processi come ibridazione, poliploidia, partenogenesi, ibridogenesi ed androgenesi. Da un punto di vista evoluzionistico queste intricate interazioni riproduttive possono portare a relazioni filetiche complesse conosciute come “evoluzione reticolata”. I complessi di specie Bacillus, Clonopsis, Leptynia, e Pijnackeria sono diventati paradigmatici per l’intera gamma delle modalità riproduttive. Per capire il puzzle di struttura e relazioni all’interno dei complessi di specie, ho analizzato queste specie di insetti tramite cariologia, microscopia elettronica a scansione di corpo e uova, sequenziamento di geni mitocondriali e nucleari, e le modificazioni delle divisioni meiotiche che caratterizzano le diverse varianti partenogenetiche [1-5, 11, 15, 23, 50].

Pubblicazioni

* Corresponding author; ** Co-first author.

1. Ghiselli F., Milani L., Scali V., Passamonti M. (2007) Molecular Ecology, 16(20):4256-4268. doi: 10.1111/j.1365-294X.2007.03471.x.
2. Milani L.*, Scali V., Passamonti M. (2009) Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 47(2):132-140. doi: 10.1111/j.1439-0469.2008.00489.x.
3. Scali V., Milani L. (2009) Italian Journal of Zoology, 76(3):291-305. doi: 10.1080/11250000802649750. [0,800]
4. Milani L., Ghiselli F., Pellecchia M., Scali V., Passamonti M. (2010) BMC Evolutionary Biology, 10:258. doi: 10.1186/1471-2148-10-258.
5. Scali V., Milani L., Passamonti M. (2010) Invertebrate Reproduction and Development, 54:143-150. doi: 10.1080/07924259.2010.9652326.
6. Ghiselli F., Milani L., Passamonti M. (2011) Molecular Biology and Evolution, 28:949-961. doi: 10.1093/molbev/msq271.
7. Passamonti M., Ricci A., Milani L., Ghiselli F. (2011) BMC Genomics, 12:442. doi: 10.1186/1471-2164-12-442.
8. Breton S., Ghiselli F., Passamonti M., Milani L., Stewart D.T., Hoeh W.R. (2011) PLoS ONE, 6(4):e19365. doi: 10.1371/journal.pone.0019365.
9. Milani L.*, Ghiselli F., Maurizii M.G., Passamonti M. (2011) PLoS ONE, 6(11):e28194. doi: 10.1371/ journal.pone.0028194.
10. Milani L.*, Ghiselli F., Passamonti M. (2012) Journal of Experimental Zoology B (Molecular and Developmental Evolution), 318:182-189. doi: 10.1002/jez.b.22004.
11. Scali V., Milani L., Passamonti M. (2012) Contributions to Zoology, 81:25-42.
12. Ghiselli F., Milani L., Chang P.L., Hedgecock D., Davis J.P., Nuzhdin S.V., Passamonti M. (2012) Molecular Biology and Evolution, 29:771-786. doi: 10.1093/molbev/msr248.
13. Ghiselli F., Milani L., Guerra D., Chang P.L., Breton S., Nuzhdin S.V., Passamonti M. (2013) Genome Biology and Evolution, 5:1535-1554. doi: 10.1093/gbe/evt112.
14. Milani L.*, Ghiselli F., Nuzhdin S.V., Passamonti M. (2013) Journal of Experimental Zoology B (Molecular and Developmental Evolution), 320B:442–454. doi: 10.1002/jez.b.22520.
15. Scali V., Milani L., Passamonti M. (2013) Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 51:213-226. doi: 10.1111/jzs.12018.
16. Milani L.*, Ghiselli F., Guerra D., Breton S., Passamonti M. (2013) Genome Biology and Evolution, 5:1408-1434. doi: 10.1093/gbe/evt101.
17. Milani L.*, Ghiselli F., Maurizii M.G., Nuzhdin S.V., Passamonti M. (2014) Genome Biology and Evolution, 6(2):391–405. doi: 10.1093/gbe/evu021.
18. Milani L.*, Maurizii M.G. (2014) Molecular Reproduction and Development, 81:777. doi: 10.1002/mrd.22348.
19. Milani L.*, Maurizii M.G. (2014) Molecular Reproduction and Development, 81:390. doi: 10.1002/mrd.22349.
20. Milani L.*, Ghiselli F., Iannello M., Passamonti M. (2014) Current Genetics, 60:163–173. doi: 10.1007/s00294-014-0420-7.
21. Breton S., Milani L.**, Ghiselli F., Guerra D., Stewart D.T., Passamonti M. (2014) Trends in Genetics, 30:555–564. doi: 10.1016/j.tig.2014.09.002.
22. Milani L.*, Maurizii M.G. (2015) Journal of Experimental Zoology B (Mol. Dev. Evol.), 324(5):424–434. doi: 10.1002/jez.b.22628.
23. Milani L.*, Scali V., Passamonti M. (2015) Journal of Zoological Systematics and Evolutionary Research, 53(2):116–123. doi: 10.1111/jzs.12087.
24. Milani L.*, Ghiselli F. (2015) Biology Direct, 10:22. doi: 10.1186/s13062-015-0057-6.
25. Milani L.*, Maurizii M.G., Pecci A., Ghiselli F., Passamonti M. (2015) Molecular Reproduction and Development, 82:406-407. doi: 10.1002/mrd.22502.
26. Milani L.*, Ghiselli F., Pecci A., Maurizii M.G., Passamonti M. (2015) PLoS ONE 10(9):e0137468. doi: 10.1371/journal.pone.0137468.
27. Milani L.* (2015) Biology Letters, 11:20150732. doi: 10.1098/rsbl.2015.0732.
28. Guerra D., Ghiselli F., Milani L., Breton S, Passamonti M. (2016) Heredity, 116:324–332. doi:10.1038/hdy.2015.105.
29. Milani L.*, Ghiselli F., Passamonti M. (2016) Current Zoology, 62(6):687–697. doi: 10.1093/cz/zow044.
30. Lazzari M., Bettini S., Milani L., Maurizii M.G., Franceschini V. (2017) Aquatic Toxicology, 183:54–62. doi: 10.1016/j.aquatox.2016.12.012.
31. Bettini S., Milani L.**, Maurizii M.G., Lazzari M., Franceschini V. (2017) Brain Structure and Function, doi: 10.1007/s00429-017-1386-2.
32. Milani L.*, Pecci A., Ghiselli F., Passamonti M., Bettini S., Franceschini V., Maurizii M.G. (2017) Histochemistry and Cell Biology, 148:157–171. doi: 10.1007/s00418-017-1560-x.
33. Milani L.*, Pecci A., Cifaldi C., Maurizii M.G. (2017) Journal of Experimental Zoology B (Molecular and Developmental Evolution) 328B:433–448. doi: 10.1002/jez.b.22744.
34. Pozzi A., Plazzi F., Milani L., Ghiselli F., Passamonti M. (2017) Molecular Biology and Evolution, 34(8):1960–1973. doi: 10.1093/molbev/msx140.
35. Ghiselli F., Milani L.**, Iannello M., Procopio E., Chang P., Nuzhdin S.V., Passamonti M. (2017) PeerJ, 5:e3692. doi: 10.7717/peerj.3692.
36. Milani L.*, Pecci A., Ghiselli F., Passamonti M., Lazzari M., Franceschini V., Maurizii M.G. (2017) Histochemistry and Cell Biology. doi: 10.1007/s00418-017-1607-z.
37. Skibinski D., Ghiselli F., Diz A., Milani L., Mullins J. (2018) Genome Biology and Evolution. doi: 10.1093/gbe/evx235
38. Ghiselli F., Breton S., Milani L.* (2018) Philosophical Transactions of the Royal Society B. Phil. Trans. R. Soc. B 373: 20170147. doi: 10.1098/rstb.2017.0147
39. Punzi E., Milani L.**, Ghiselli F., Passamonti M. (2018) Journal of Experimental Zoology B (Mol. Dev. Evol.). 330:41–51
40. Capt C., Renaut S., Ghiselli F., Milani L., Johnson N., Sietman B, Stewart D, Breton S. (2018) Genome Biology and Evolution, 10:577-590
41. Renaut S., Guerra D., Hoeh W.R., Stewart D.T., Bogan A.E., Ghiselli F., Milani L., Passamonti M., Breton S. (2018) Genome Biology and Evolution evy117. https://doi.org/10.1093/gbe/evy117
42. Reunov A., Alexandrova Y., Reunova Y., Komkova A., Milani L. (2019) Zygote, 27:25-35. https://doi.org/10.1017/S0967199418000588
43. Lazzari M., Bettini S., Milani L., Maurizii M.G., Franceschini V. (2019) Aquatic Toxicology, 206:14–23. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2018.10.011
44. Bettinazzi S., Rodriguez E., Milani L., Blier PU, Breton S. (2019) Proceedings of the Royal Society B, 286:20182708. http://dx.doi.org/10.1098/rspb.2018.2708
45. Havird J.C., Weaver R.J., Milani L., Ghiselli F., Greenway R., Ramsey A.J., Jimenez A.G., Dowling D.K., Hood W.R., Montooth K.L., Estes S., Schulte P.M., Sokolova I.M., Hill G.E. (2019) Integrative and Comparative Biology, 59, 856–863. doi:10.1093/icb/icz132.
46. Ghiselli F., Maurizii M.G., Reunov A., Ariño-Bassols H., Cifaldi C., Pecci A., Alexandrova Y., Bettini S., Passamonti M., Franceschini V., Milani L.* (2019) Integrative and Comparative Biology, 59,1016–1032. doi: 10.1093/icb/icz061
47. Bettinazzi S., Nadarajah S., Dalpé A., Milani L., Blier P.U., Breton S. (2020) Phil. Trans. R. Soc. B 375: 20190177. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2019.0177
48. Ghiselli F, Milani L. (2020) Philosophical Transactions of the Royal Society B, 375: 20190169. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2019.0169
49. Milani L., Ghiselli F. (2020) Philosophical Transactions of the Royal Society B, 375: 20190186. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2019.0186
50. Milani L.*, Scali V., Punzi E., Luchetti A., Ghiselli F. (2020) Organisms Diversity & Evolution.