Caratterizzazione funzionale e strutturale di geni coinvolti in malattie

Fondazione CARIPLO
Bandi 2007
le preproposte dovranno essere
inviate entro e non oltre le ore 16:00
del 19 aprile 2007 a
[email protected]
PRE-PROPOSTA PER IL BANDO
“PROMUOVERE LA RICERCA SCIENTIFICA E TECNOLOGICA
IN TEMA DI SALUTE E SCIENZE DELLA VITA”
TEMA DI RICERCA:
genomica e proteomica per la prevenzione, la diagnosi precoce e la cura
delle malattie
X
studi sperimentali che prevedano l’utilizzo delle cellule staminali, escluse
quelle embrionali umane, in relazione alla riparazione tissutale
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TITOLO DEL PROGETTO: Caratterizzazione funzionale e strutturale di geni coinvolti
in malattie genetiche del sistema nervoso in un cordato basale
AREA DISCIPLINARE DEL PROGETTO: Scienze Biologiche 05
RESPONSABILE SCIENTIFICO: Prof. Fiorenza De Bernardi, Dipartimento di
Biologia.
ALTRI PARTECIPANTI UNIMI (nome e struttura di appartenenza): Dr. Carmela
Gissi (R), Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie; Dr. Fabio Iannelli
(Assegnista), Dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie; Prof. Cristina
Sotgia (PA), Dipartimento di Biologia; Dr. Roberta Pennati (R), Dipartimento di
Biologia; Dr. Umberto Fascio, CIMA; Dr. Giuliana Zega (Assegnista), Dipartimento di
Biologia; Dr. David Horner (R), Dipartimento di Scienze Biomolecolari e
Biotecnologie; Dr. Flavio Mignone (R), Dipartimento di Chimica Strutturale e
Stereochimica Inorganica; Dr. Giulio Pavesi (R), Dipartimento di Scienze
Biomolecolari e Biotecnologie; Prof. Paola Riva (PA), Dipartimento di Biologia e
Genetica per le Scienze Mediche; Marco Venturin (R), Dipartimento di Biologia e
Genetica per le Scienze Mediche.
PARTECIPANTI DI ALTRI ENTI (nome e struttura di appartenenza): Prof. Mario
Pestarino (PO) e Dr. Simona Candiani (Assegnista) del Dipartimento di Biologia,
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Università di Genova; Prof. Graziano Pesole (PO), Istituto di Tecnologie Biomediche,
CNR, Milano; Dr. Manolis Fanto (R), Dulbecco Telethon Institute c/o DIBIT San
Raffaele, Milano.
DURATA DEL PROGETTO: 3 anni
COSTO COMPLESSIVO DEL PROGETTO1: € 370.000
IMPORTO RICHIESTO ALLA FONDAZIONE1: € 185.000
IMPORTO
RESO
DISPONIBILE
1
COFINANZIAMENTO : € 185.000 di cui
DALLA
STRUTTURA
PER
IL
111.000 costo personale strutturato
74.000 finanziamenti a disposizione (FIRST, conto terzi)
PUBBLICAZIONI RECENTI DEL GRUPPO DI RICERCA (max 5):
Gissi C, Pesole G, Cattaneo E, Tartari M. (2006) Huntingtin gene evolution in
Chordata and its peculiar features in the ascidian Ciona genus. BMC Genomics Nov
8; 7(1): 288 (doi:10.1186/1471-2164-7-288)
Gissi C, Pesole G. (2003) Transcript mapping and genome annotation of ascidian
mtDNA using EST data. Genome Res. 13:2203−2212.
Candiani S, Pennati R, Oliveri D, Locascio AM, Branno M, Castagnola P, Pestarino
M. and De Bernardi F. (2005) Ci-POU-IV expression identifies PNS neurons in
embryos and larvae of the ascidian Ciona intestinalis. Dev Genes Evol 215: 41-45
Zega G, Pennati R, Groppelli S, Sotgia C, and De Bernardi F. (2005) Dopamine
and serotonin modulate the onset of metamorphosis in the ascidian Phallusia
mammillata. Devel. Biol. 282: 246-256
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Fanto M, Clayton L, Hardiman K, Meredith J, Charroux B, Kerridge S and McNeill H.
(2003). The atypical cadherin Fat controls planar polarity via physical interactions with
Drosophila Atrophin, a transcriptional co-repressor. Development 130: 763-774.
DESCRIZIONE DEL PROGETTO2 (analisi del bisogno, obiettivi scientifici, piano di
intervento, piano finanziario, organizzazione; max 3000 caratteri spazi inclusi,
possono essere usati anche grafici):
Le malattie genetiche del sistema nervoso sono spesso dovute al malfunzionamento di
singoli geni, molti dei quali svolgono più funzioni e/o determinano il
malfunzionamento di cascate di regolazione e di processi cellulari complessi, con
molteplici effetti sul normale metabolismo cellulare. A dimostrazione di ciò, la funzione
di alcuni geni coinvolti in malattie del sistema nervoso non è nota, del tutto o in parte,
come nel caso del gene della Huntingtina, di SCA10, e della atrofina (vedi OMIM
database). Poichè le funzioni di base dei geni sono evolutivamente conservate, la
definizione della funzione di un gene in un organismo modello può fornire indizi utili
per capire i processi cellulari a cui il gene stesso partecipa e/o gli elementi principali di
una cascata di regolazione in cui agisce l’omologo gene di vertebrati. Quale cordato
basale, l’ascidia Ciona intestinalis ha delle caratteristiche peculiari come organismo
modello, che la rendono particolarmente utile ai nostri scopi. Ampiamente usata in
genetica dello sviluppo, la Ciona è un protocordato marino bentonico che può essere
definito un antenato prossimo dei vertebrati e quindi dell’uomo. La larva planctonica
condivide con i vertebrati l’organizzazione corporea di base e presenta un sistema
nervoso estremamente semplificato rispetto ai vertebrati, inoltre è facile da ottenere in
migliaia di esemplari, semplici da manipolare. Essendo un cordato-invertebrato
evolutivamente alquanto divergente dai vertebrati, la Ciona consente un più proficuo
studio di geni evolutivamente ben conservati, che risultano pressoché invariati nei
vertebrati. Le rilevanti omologie con i vertebrati rendono più semplice il confronto e il
trasferimento dei dati acquisiti in Ciona all’uomo. Inoltre Ciona ha un genoma di
ridotte dimensioni, completamente sequenziato e messo a disposizione della comunità
scientifica (Dehal et al 2002 Science 298:2157−2167) e ciò consente una più rapida e
semplice identificazione degli omologhi di geni umani. Questo organismo è quindi
particolarmente adatto a studi di genomica comparata e funzionale.
Il progetto si propone di condurre uno studio funzionale e un’analisi comparativa per
un campione-pilota di geni coinvolti in malattie umane del sistema nervoso
nell’organismo modello Ciona intestinalis e in Drosophila melanogaster come
riferimento per meglio comprendere l’utilità del sistema modello Ciona. I geni da
analizzare sperimentalmente saranno selezionati dando priorità a quelli coinvolti in
malattie poco caratterizzate o per cui si hanno scarse informazioni sulla funzione del
prodotto genico.
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La conoscenza della funzione ancestrale di geni, acquisita in un organismo modello così
vicino ai vertebrati potrà essere direttamente trasferita alla comprensione di difetti
molecolari in alcune sindromi umane
Piano finanziario relativo alla quota richiesta alla Fondazione:
reclutamento nuovo personale € 80.000
spese addizionali per il progetto € 105.000
SPIEGARE LA METODOLOGIA DELLA RICERCA E IL PIANO DI VALUTAZIONE
DEI RISCHI PER GARANTIRE IL SUCCESSO DELL’INIZIATIVA2 (max 1000
caratteri spazi inclusi, possono essere usati anche grafici)
Fase 1: identificazione degli omologhi di C. intestinalis di un primo set di 5 geni
umani di interesse, attraverso analisi bioinformatiche del genoma e di EST.
Applicazione e/o sviluppo ex-novo di metodologie bioinformatiche e comparative per
le analisi evolutive e per la caratterizzazione di tali geni. Esperimenti preliminari
sono già in corso da parte del gruppo su un primo set di 3 geni.
Fase 2: validazione sperimentale dei suddetti geni in Ciona: determinazione del loro
pattern di espressione durante lo sviluppo mediante tecniche di ibridazione “in situ”.
Knock-down funzionale mediante microiniezione di oligo-Morpholino in uova e
analisi del fenotipo delle larve prodotte.
Eventuali difficoltà emergenti dal monitoraggio potranno essere superate mediante
lo studio degli stessi geni in Drosophila melanogaster, un organismo modello che,
pur essendo evolutivamente più distante dall’uomo, è ampiamente utilizzato negli
studi di genomica comparata
SPECIFICARE SE IL PROGETTO È STATO GIÀ PRESENTATO ALLA
FONDAZIONE CARIPLO NEGLI ANNI PRECEDENTI E NON FINANZIATO (IN
CASO POSITIVO INDICARE ANNO DI PRESENTAZIONE, TITOLO PROGETTO,
NOME RESPONSABILE SCIENTIFICO)3:
No
SPECIFICARE SE IL GRUPPO DI RICERCA CHE PROPONE IL PROGETTO HA
SITUAZIONI APERTE CON CARIPLO SU PROGETTI PRECEDENTEMENTE
FINANZIATI :
No
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