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Vincenzo Scarlato

Professore ordinario

Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie

Settore scientifico disciplinare: BIO/11 BIOLOGIA MOLECOLARE

Coordinatore del Corso di Dottorato in Biologia cellulare e molecolare

Temi di ricerca

Parole chiave: Trascrittoma Interazioni Proteina-DNA Regolazione trascrizionale Genomica funzionale Scoperta di nuovi farmaci

Helicobacter pylori è uno dei patogeni umani più comuni al mondo, riconosciuto come l'agente eziologico di gravi malattie come l'ulcera peptica e il cancro gastrico maligno, classificando questo microrganismo come cancerogeno di classe 1. Sebbene l'infezione da H. pylori possa essere trattata con antibiotici, le terapie attualmente disponibili iniziano a perdere efficacia a causa di un aumento del tasso di resistenza agli antibiotici. Nel 2017 l’OMS per stimolare lo sviluppo di nuove strategie antimicrobiche ha incluso H. pylori nell'elenco di 12 agenti patogeni che rappresentano una grave minaccia per l'umanità.

Il gene hp1043 di H. pylori codifica per il regolatore trascrizionale essenziale HP1043 per il quale sono disponibili alcuni dati strutturali. Tuttavia, l'impossibilità di generare un mutante di delezione del gene hp1043, o di sovraesprimere HP1043 nella cellula, ha ostacolato la sua caratterizzazione funzionale. Utilizzando la metodologia ChIP-seq, abbiamo dimostrato che HP1043 si lega in vivo ai promotori dei geni coinvolti in processi cellulari fondamentali, tra cui replicazione, trascrizione, traduzione, produzione di energia e conversione. Inoltre, HP1043 controlla il promotore di CncR1, un piccolo RNA conservato codificato dall'isola di patogenicità cag. Sebbene la funzione regolatoria di CncR1 e i suoi mRNA bersaglio siano ancora sconosciuti, sembra che questo sRNA svolga un ruolo fondamentale nella modulazione opposta della motilità batterica e dell'adesione alle cellule ospiti, un aspetto cruciale della patogenesi di H. pylori. Oltre ad emergere come un esempio unico di un singolo regolatore trascrizionale che orchestra tutti i processi cellulari importanti, HP1043 rappresenta un interessante bersaglio farmacologico antibatterico.

Ci proponiamo di affrontare il ruolo regolatorio di HP1043 e il suo coinvolgimento nella patogenesi attraverso il controllo di CncR1. Allo scopo verrà costruito un mutante condizionale hp1043 e verrà eseguita l'analisi dell'intero trascrittoma. Definiremo l'intero interattoma dell'sRNA di CncR1 attraverso l'implementazione di un approccio di genomica funzionale recentemente sviluppato chiamato MAPS (purificazione dell'affinità MS2 accoppiata con il sequenziamento dell'RNA).

Una seconda linea di ricerca mira all'identificazione e caratterizzazione di molecole in grado di interrompere la funzione di HP1043 per bloccare l'infezione da H. pylori. Per raggiungere questo obiettivo, abbiamo generato e convalidato un modello strutturale di HP1043 che interagisce con il DNA per effettuare uno screening virtuale di librerie di molecole per identificare ligandi previsti per legare la dimerizzazione di HP1043 e/o l'interfaccia di legame al DNA, bloccando così la sua attività regolatoria. Le molecole identificate saranno validate sperimentalmente sia in vitro sulla proteina purificata che in vivo utilizzando ceppi reporter di E. coli e su colture cellulari di H. pylori.

I risultati ottenuti offriranno una comprensione approfondita del meccanismo regolatorio di HP1043 e del suo ruolo nella patogenesi, nonché un ulteriore passo avanti verso la progettazione di nuove molecole in grado di bloccare l'infezione da H. pylori.