Denominazione Unità Operativa

Biochimica Strutturale e Cellulare

Responsabile scientifico/Coordinatore

Prof. Gianluca Damonte

Descrizione

L’Unità Operativa svolge la propri attività nell’ambito di quattro principali aree di ricerca riportate di seguito:

• Acido abscissico (ABA): un nuovo ormone endogeno nell’uomo. Il nostro gruppo ha dimostrato che ABA è un ormone endogeno umano, che viene rilasciato da diversi tipi cellulari e che stimola la risposta funzionale in diversi tipi cellulari. In particolare, ABA stimola, da un lato, il rilascio di insulina dalle cellule beta-pancreatiche e, dall’altro, l’ingresso di glucosio in miociti e adipociti, contribuendo quindi alla regolazione dell’omeostasi glicemica. E’ stata anche delineata la cascata di eventi molecolari innescati da ABA, in seguito al legame con il suo recettore nell’uomo, LANCL2, da noi identificato. Ci proponiamo di approfondire il ruolo di ABA nella fisiologia della regolazione dell’omeostasi glicemica e nella patogenesi del diabete di tipo 2.
• Biosintesi e metabolismo del NAD+ come nuovi bersagli terapeutici nel cancro. Livelli appropriati di nicotinamide adenina dinucleotide (NAD+) sono importanti nel controllo di vari processi. Gli enzimi coinvolti nella sintesi e nella degradazione del NAD+ stanno emergendo come possibili bersagli di nuovi agenti terapeutici, che ne modulino l’attività. Nei nostri studi, ci proponiamo di identificare nuove strategie anti-tumorali centrate sull’inibizione della sintesi del NAD, o sulla modulazione del suo metabolismo.
• Analisi e caratterizzazione del metabolismo del GDP-L-fucosio e del suo assorbimento ed utilizzazione all'interno dell'apparato di Golgi. Questa attività riguarda, da un lato, l'analisi e caratterizzazione del metabolismo del GDP-L-fucosio e del suo assorbimento nel sistema del Golgi e, dall'altro, l'identificazione della correlazione tra la disponibilità di GDP-L-fucosio e la produzione di glicani fucosilati. È inoltre oggetto di studio il ruolo dei glicani fucosilati e le condizioni fisiopatologiche durante lo sviluppo e la differenziazione cellulare. Competenze specifiche del laboratorio comprendono le metodologie della biologia molecolare e cellulare, la produzione e caratterizzazione di proteine ​​ricombinanti, mutagenesi, analisi strutturale di glicoconiugati, trasfezione cellulare e silenziamento dell'RNA.
• Caratterizzazione strutturale e analisi quali-quantitativa di biomolecole e metaboliti. Quest'area di ricerca riguarda la caratterizzazione strutturale e la determinazione quali-quantitativa di proteine, oligonucleotidi, carboidrati, lipidi, steroidi e di molecole dotate di potenziale attività farmacologica quali, ad esempio, profarmaci e farmaci antineoplastici e antivirali. Una importante attività consiste nella caratterizzazione strutturale e analisi farmacocinetica di molecole incapsulate in eritrociti ingegnerizzati impiegati come bioreattori per il rilascio controllato di farmaci citotossici a cellule bersaglio. Inoltre vengono condotte abitualmente la sintesi, purificazione e caratterizzazione strutturale e il controllo di qualità di derivati della creatina per lo studio del trasportatore “in vivo” e per la terapia del suo deficit così come la sintesi, caratterizzazione e applicazione biologica di aminoariltiazoli per la correzione del difetto di trasporto di cloruro nella fibrosi cistica.

Elenco pubblicazioni rilevanti

1. Bruzzone S, Moreschi I, Usai C, Guida L, Damonte G, Salis A, Scarfì S, Millo E, De Flora A, Zocchi E. Abscisic acid is an endogenous cytokine in human granulocytes with cyclic ADP-ribose as second messenger. Proc Natl Acad Sci USA. 2007 Apr 3;104(14):5759-64. Epub 2007 Mar 26. PMID:17389374
2. Bruzzone S, Bodrato N, Usai C, Guida L, Moreschi I, Nano R, Antonioli B, Fruscione F, Magnone M, Scarfì S, De Flora A, Zocchi E. Abscisic acid is an endogenous stimulator of insulin release from human pancreatic islets with cyclic ADP ribose as second messenger. J Biol Chem. 2008 Nov 21;283(47):32188-97. doi: 10.1074/jbc.M802603200. Epub 2008 Sep 10. PMID:18784081
3. Armirotti A, Damonte G, Pozzolini M, Mussino F, Cerrano C, Salis A, Benatti U,Giovine M. Primary structure and post-translational modifications of silicatein beta from the marine sponge Petrosia ficiformis (Poiret, 1789). J Proteome Res. 2009;8(8):3995-4004.PMID: 19522542
4. Sturla L, Fresia C, Guida L, Bruzzone S, Scarfì S, Usai C, Fruscione F, Magnone M, Millo E, Basile G, Grozio A, Jacchetti E, Allegretti M, De Flora A, Zocchi E. LANCL2 is necessary for abscisic acid binding and signaling in human granulocytes and in rat insulinoma cells. J Biol Chem. 2009 Oct 9;284(41):28045-57. doi: 10.1074/jbc.M109.035329. Epub 2009 Aug 10. PMID: 19667068
5. Scapolla C, Cangemi G, Barco S, Barbagallo L, Bugnone D, Maffia A, Melioli G,Profumo A, Benatti U, Damonte G. Identification and structural characterization by LC-ESI-IONTRAP and LC-ESI-TOF of some metabolic conjugation products of homovanillic acid in urine of neuroblastoma patients. J Mass Spectrom. 2012, Jul;47(7):816-24.PMID: 22791248.
6. Bruzzone S, Ameri P, Briatore L, Mannino E, Basile G, Andraghetti G, Grozio A, Magnone M, Guida L, Scarfì S, Salis A, Damonte G, Sturla L, Nencioni A, Fenoglio D, Fiory F, Miele C, Beguinot F, Ruvolo V, Bormioli M, Colombo G, Maggi D, Murialdo G, Cordera R, De Flora A, Zocchi E. The plant hormone abscisic acid increases in human plasma after hyperglycemia and stimulates glucose consumption by adipocytes and myoblasts. FASEB J. 2012 Mar;26(3):1251-60. doi: 10.1096/fj.11-190140. Epub 2011 Nov 10. PMID: 22075645
7. Piacente F, Marin M, Molinaro A, De Castro C, Seltzer V, Salis A, Damonte G, Bernardi C, Claverie JM, Abergel C, Tonetti M. Giant DNA virus mimivirus encodes pathway for biosynthesis of unusual sugar 4-amino-4,6-dideoxy-D-glucose (Viosamine). J Biol Chem. 2012, 27;287(5):3009-18. PMID: 22157758
8. De Castro C, Molinaro A, Piacente F, Gurnon JR, Sturiale L, Palmigiano A, Lanzetta R, Parrilli M, Garozzo D, Tonetti MG, Van Etten JL. Structure of N-linked oligosaccharides attached to chlorovirus PBCV-1 major capsid protein reveals unusual class of complex N-glycans. Proc Natl Acad Sci U S A. 2013, 20;110(34):13956- PMID: 23918378
9. Bernardi C, Soffientini U, Piacente F, Tonetti MG. Effects of microRNAs on fucosyltransferase 8 (FUT8) expression in hepatocarcinoma cells. PLoS One. 2013 9;8(10):e76540. PMID: 24130780.
10. Grozio A, Sociali G, Sturla L, Caffa I, Soncini D, Salis A, Raffaelli N, De Flora A, Nencioni A, Bruzzone S. CD73 protein as a source of extracellular precursors for sustained NAD+ biosynthesis in FK866-treated tumor cells. J Biol Chem. 2013 Sep 6;288(36):25938-49. doi: 10.1074/jbc.M113.470435. Epub 2013 Jul 23. PMID: 23880765
11. Parenti MD, Grozio A, Bauer I, Galeno L, Damonte P, Millo E, Sociali G, Franceschi C, Ballestrero A, Bruzzone S, Del Rio A, Nencioni A. Discovery of novel and selective SIRT6 inhibitors. J Med Chem. 2014 Jun 12;57(11):4796-804. PMID: 24785705
12. Piacente F, Bernardi C, Marin M, Blanc G, Abergel C, Tonetti MG. Characterization of a UDP-N-acetylglucosamine biosynthetic pathway encoded by the giant DNA virus Mimivirus. Glycobiology. 2014;24(1):51-61. PMID: 24107487
13. Vaisitti T, Audrito V, Serra S, Buonincontri R, Sociali G, Mannino E, Pagnani A, Zucchetto A, Tissino E, Vitale C, Coscia M, Usai C, Pepper C, Gattei V, Bruzzone S, Deaglio S. The enzymatic activities of CD38 enhance CLL growth and trafficking: implications for therapeutic targeting. Leukemia. 2015 Feb;29(2):356-68. doi: 10.1038/leu.2014.207. Epub 2014 Jul 3. PMID: 24990614
14. Piacente F, De Castro C, Jeudy S, Molinaro A, Salis A, Damonte G, Bernardi C, Abergel C, Tonetti MG. Giant virus Megavirus chilensis encodes the biosynthetic pathway for uncommon acetamido sugars. J Biol Chem. 2014, 29;289(35):24428-39. PMID: 25035429;
15. De Castro C, Speciale I, Duncan G, Dunigan DD, Agarkova I, Lanzetta R, Sturiale L, Palmigiano A, Garozzo D, Molinaro A, Tonetti M, Van Etten JL. N-linked Glycans of Chloroviruses Sharing a Core Architecture without Precedent. Angew Chem Int Ed Engl. 2015, [Epub ahead of print] PMID: 26582281.
16. Magnone M, Ameri P, Salis A, Andraghetti G, Emionite L, Murialdo G, De Flora A, Zocchi E. Microgram amounts of abscisic acid in fruit extracts improve glucose tolerance and reduce insulinemia in rats and in humans. FASEB J. 2015 Aug 4. pii: fj.15-277731. [Epub ahead of print]. PMID: 26243865
17. Bruzzone S, Magnone M, Mannino E, Sociali G, Sturla L, Fresia C, Booz V, Emionite L, De Flora A, Zocchi E. Abscisic Acid Stimulates Glucagon-Like Peptide-1 Secretion from L-Cells and Its Oral Administration Increases Plasma Glucagon-Like Peptide-1 Levels in Rats. PLoS One. 2015 Oct 21;10(10):e0140588. doi: 10.1371/journal.pone.0140588. eCollection 2015. PMID: 26488296
18. Bellotti M, Salis A, Grozio A, Damonte G, Vigliarolo T, Galatini A, Zocchi E, Benatti U, Millo E. Synthesis, structural characterization and effect on human granulocyte intracellular cAMP levels of abscisic acid analogs. Bioorg Med Chem. 2015, 1;23(1):22-32. PMID: 25496807.
19. Sociali G, Raffaghello L, Magnone M, Zamporlini F, Emionite L, Sturla L, Bianchi G, Vigliarolo T, Nahimana A, Nencioni A, Raffaelli N, Bruzzone S. Antitumor effect of combined NAMPT and CD73 inhibition in an ovarian cancer model. Oncotarget. Accepted: November 16, 2015.
20. Pozzolini M, Scarfì S, Mussino F, Salis A, Damonte G, Benatti U, Giovine M. Pichia pastoris production of a prolyl 4-hydroxylase derived from Chondrosia reniformis sponge: A new biotechnological tool for the recombinant production of marine collagen. J Biotechnol. 2015, Aug 20;208:28-36.PMID: 26022422

Principali linee di ricerca

• Studio degli effetti funzionali e dei relativi meccanismi biomolecolari dell’acido abscissico in diverse cellule umane e animali. In particolare, approfondire il ruolo di ABA nella fisiologia della regolazione dell’omeostasi glicemica e nella patogenesi del diabete di tipo 2, valutando su modelli di studio in vitro e in vivo, il possibile cross-talk tra ABA e l’incretina GLP-1 e gli effetti di assunzione di ABA orale nella regolazione della glicemia, in modelli animali di diabete.
• Caratterizzare strutturalmente e funzionalmente il recettore per acido abscissico LANCL-2, che potrebbe rappresentare un inedito bersaglio farmacologico in diverse patologie umane; studiare il fenotipo metabolico e comportamentale di una linea di topi knock out per il gene LANCL-2, da noi recentemente generato.
• Identificazione di antagonisti della Sirtuina 6, enzima con attività deacetilasica NAD+ dipendente e loro possibile utilizzo nel trattamento tumorale
• Riduzione della sintesi intracellulare di NAD, attraverso inibizione farmacologica degli enzimi implicati nella sua sintesi, e valutazione degli effetti anti-tumorali in modelli in vitro e in vivo.
• Analisi e caratterizzazione del metabolismo del GDP-L-fucosio e del suo assorbimento nel sistema del Golgi
• Ruolo dei glicani fucosilati durante lo sviluppo e la differenziazione cellulare.
• Analisi proteomica di molecole enzimatiche e di collagene di organismi marini mediante tecniche di spettrometria di massa (MS e MS/MS) a trappola ionica e q-TOF
• Sintesi e caratterizzazione strutturale mediante spettrometria di massa accoppiata alla gas cromatografia (GC-MS) e/o alla cromatografia liquida (HPLC-ESI-MS) di molecole di interesse farmacologico
• Sintesi, caratterizzazione strutturale e applicazione biologica di aminoariltiazoli per
• la correzione del difetto di trasporto di cloruro nella fibrosi cistica.
• Sintesi, caratterizzazione strutturale di derivati della creatina per lo studio del
• trasportatore “in vivo” e per la terapia del suo deficit

Settore ERC del gruppo

LS1_1, LS1_2, LS3_2, LS3_5, LS3_7, LS3_8, LS3_12, LS4_5, LS5_11, PE5_23, PE5_16, PE4_3, PE4_6

Componenti

Collaborazioni

Collaboratori internazionali

• Prof. HC Lee - Peking University Shenzhen Graduate School, Pechino, Cina
• Prof. AH Guse - University Medical Center Hamburg-Eppendorf, Amburgo, Germania
• Prof. L Lamattina - Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata, Argentina
• Prof.ssa I Robina - Department of Organic Chemistry, University of Seville, Spagna
• Prof. P Vogel - Laboratory of Glycochemistry and Asymmetric Synthesis, EPFL, Lausanne, Svizzera
• Prof. MW Sereda - Max-Planck-Institute for Experimental Medicine, Göttingen, Germania
• Prof. C.l Abergel - Institut de Microbiologie de la Méditerranée, Parc Scientifique de Luminy, Marseille, Francia
• Dr. S. Haslam - Department of Life Sciences, Imperial College Londra
• Prof. J. Van Etten - University of Nebraska-Lincoln, Department of Plant Pathology, Morrison Center Lincoln, Nebraska
• Dr. T. Hennet - Zurich Center for Integrative Human Physiology (ZIHP), Zurigo

Collaboratori nazionali

• Prof. M Magnani - Dipartimento di Scienze Biomolecolari, Università di Urbino
• Prof. M Balestrino - Dip. di Neuroscienze, Oftalmologia, Riabilitazione, Genetica e Scienze Materno Infantili, Università di Genova
• Dott. P Ameri - Dipartimento di Medicina Interna, Università di Genova
• Prof. G Murialdo - Dipartimento di Medicina Interna, Università di Genova
• Prof. F Beguinot - Dip. di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare, Univ di Napoli Federico II, Napoli
• Prof. A Nencioni - Dipartimento di Medicina Interna, Università di Genova
• Prof. M Rizzi - Dipartimento di Scienze Chimiche, Alimentari, Farmaceutiche e Farmacologiche, Università del Piemonte Orientale Amedeo Avogadro, Novara
• Prof.ssa S Deaglio - Human Genetics Foundation e Università di Torino, Torino
• Prof.ssa N Raffaelli - Dipartimento di Scienze Agrarie, Alimentari ed Ambientali, Università Politecnica delle Marche, Ancona
• Prof. A Schenone - Dipartimento di Neuroscienze, Oftalmologia e Genetica, Università di Genova)

Partnerships