Gruppo Federici
Nuovi biomarcatori
Il nostro gruppo di ricerca ha accumulato una considerevole esperienza nel campo dei nuovi biomarcatori attraverso approcci proteomici e metabolomici nelle malattie multifattoriali (Figura 1), con particolare attenzione alla sclerosi multipla (SM). A questo scopo, sono stati pubblicati molti lavori cardine sulla gestione dei campioni, che hanno descritto le alterazioni molecolari presenti in campioni di siero e di liquido cerebrospinale (CSF) di pazienti affetti da SM. In particolare, attraverso un approccio proteomico top-down, sono state identificate le modifiche post-translazionali della transtiretina nel fluido cerebrospinale, una proteina specificatamente associata alla SM. Poichè la difficoltà del prelievo del liquido cerebrospinale ne limita l’utilizzo come fonte di biomarcatori in screening su larga scala, il nostro gruppo ha concentrato l’attenzione sul liquido lacrimale, un fluido biologico facilmente accessibile e che potrebbe aprire un nuovo varco nello studio del sistema nervoso. La quantificazione della concentrazione di proteine, lipidi, metaboliti e ormoni nel liquido lacrimale, si è rivelata utile anche per l'identificazione di marcatori associati ad altre malattie.
Cicalini I, Rossi C, Pieragostino D, Agnifili L, Mastropasqua L, di Ioia M, De Luca G, Onofrj M, Federici L, Del Boccio P. Integrated Lipidomics and Metabolomics Analysis of Tears in Multiple Sclerosis: An Insight into Diagnostic Potential of Lacrimal Fluid. Int J Mol Sci. 2019 Mar 13;20(6). pii: E1265. doi: 10.3390/ijms20061265. Rossi C, Cicalini I, Zucchelli M, di Ioia M, Onofrj M, Federici L, Del Boccio P, Pieragostino D. Metabolomic Signature in Sera of Multiple Sclerosis Patients during Pregnancy. Int J Mol Sci. 2018 Nov 14;19(11). pii: E3589. doi: 10.3390/ijms19113589. Pieragostino D*, Agnifili L, Cicalini I, Calienno R, Zucchelli M, Mastropasqua L, Sacchetta P, Del Boccio P, Rossi C. M. Tear Film Steroid Profiling in Dry Eye Disease by Liquid Chromatography Tandem Mass Spectrometry. Int. J. Mol. Sci. 2017, 18(7), 1349; doi:10.3390/ijms18071349. Del Boccio P, Perrotti F, Rossi C, Cicalini I, Di Santo S, Zucchelli M, Sacchetta P, Genovesi D, Pieragostino D. Serum lipidomic study reveals potential early biomarkers for predicting response to chemoradiation therapy in advanced rectal cancer: A pilot study. Adv Radiat Oncol. 2017 Jan 5;2(2):118-124. doi: 10.1016/j.adro.2016.12.005. eCollection 2017 Apr-Jun. Pieragostino D, D'Alessandro M, di Ioia M, Rossi C, Zucchelli M, Urbani A, Di Ilio C, Lugaresi A, Sacchetta P, Del Boccio P. An integrated metabolomics approach for the research of new cerebrospinal fluid biomarkers of multiple sclerosis. Mol Biosyst. 2015 Jun;11(6):1563-72. doi: 10.1039/c4mb00700j. Pieragostino D, Agnifili L, Fasanella V, D'Aguanno S, Mastropasqua R, Di Ilio C, Sacchetta P, Urbani A, Del Boccio P. Shotgun proteomics reveals specific modulated protein patterns in tears of patients with primary open angle glaucoma naïve to therapy. Mol Biosyst. 2013 Jun;9(6):1108-16. doi: 10.1039/c3mb25463a. Epub 2013 Apr 12. Pieragostino D, Bucci S, Agnifili L, Fasanella V, D'Aguanno S, Mastropasqua A, Ciancaglini M, Mastropasqua L, Di Ilio C, Sacchetta P, Urbani A, Del Boccio P. Differential protein expression in tears of patients with primary open angle and pseudoexfoliative glaucoma. Mol Biosyst. 2012 Apr;8(4):1017-28. doi: 10.1039/c1mb05357d. Epub 2011 Nov 29. Pieragostino, D. *; Del Boccio, P.; Di Ioia, M.; Pieroni, L.; Greco, V.; De Luca, G.; D'Aguanno, S.; Rossi, C.; Franciotta, D.; Centonze, D.; Sacchetta, P.; Di Ilio, C.; Lugaresi, A.; Urbani, A.,Oxidative modifications of cerebral transthyretin are associated with multiple sclerosis. Proteomics. 2013;13(6):1002-9. doi: 10.1002/pmic.201200395. Del Boccio P, Pieragostino D, Di Ioia M, Petrucci F, Lugaresi A, De Luca G, Gambi D, Onofrj M, Di Ilio C, Sacchetta P, Urbani A. Lipidomic investigations for the characterization of circulating serum lipids in multiple sclerosis. J Proteomics. 2011 Nov 18;74(12):2826-36. doi: 10.1016/j.jprot.2011.06.023. Epub 2011 Jul 4.READ MORE
Vescicole Extracellulari (VE)
Recentemente sono stati ottenuti importanti risultati nello studio delle Vescicole Extracellulari (VE) circolanti in fluidi biologici e in terreni cellulari. Il nostro gruppo ha identificato e descritto esosomi arricchiti di sfingomielinasi acida nel liquido cerebro-spinale (CSF) di pazienti affetti da Sclerosi Multipla (SM). Si tratta di una scoperta che ha contribuito a comprendere i meccanismi molecolari responsabili dell'aumento delle ceramidi neurotossiche e della diminuzione delle sfingomieline nella SM. Abbiamo inoltre dimostrato che nella SM il carico proteico delle vescicole extracellulari del CFS è molto simile a quello delle vescicole presenti nel liquido lacrimale. Per la prima volta abbiamo evidenziato VE neuronali e microgliali nelle lacrime dei pazienti affetti da SM, una scoperta che indica il possibile passaggio delle vescicole dal sistema nervoso centrale in un compartimento periferico. Il nostro laboratorio è attualmente impegnato nella caratterizzazione del carico proteomico delle VE, utilizzando altre matrici biologiche, come sangue, urina, terreni cellulari e saliva. L’obiettivo è di applicare queste conoscenze alla diagnosi e alla prognosi di diverse condizioni patologiche, tra le quali il cancro, la sclerosi multipla, le malattie oftalmiche e alla valutazione della risposta farmacologica.
Pieragostino D, Lanuti P, Cicalini I, Cufaro MC, Ciccocioppo F, Ronci M, Simeone P, Onofrj M, van der Pol E, Fontana A, Marchisio M, Del Boccio P. Proteomics characterization of extracellular vesicles sorted by flow cytometry reveals a disease-specific molecular cross-talk from cerebrospinal fluid and tears in multiple sclerosis. J Proteomics. 2019 Jul 30;204:103403. doi: 10.1016/j.jprot.2019.103403. Cufaro MC, Pieragostino D, Lanuti P, Rossi C, Cicalini I, Federici L, De Laurenzi V, Del Boccio P. Extracellular Vesicles and Their Potential Use in Monitoring Cancer Progression and Therapy: The Contribution of Proteomics. J Oncol. 2019 Jun 9;2019:1639854. doi: 10.1155/2019/1639854. Rossi C, Cicalini I, Cufaro MC, Agnifili L, Mastropasqua L, Lanuti P, Marchisio M, De Laurenzi V, Del Boccio P, Pieragostino D. Multi-Omics Approach for Studying Tears in Treatment-Naïve Glaucoma Patients. Int J Mol Sci. 2019 Aug 18;20(16). pii: E4029. doi: 10.3390/ijms20164029. Pieragostino D, Cicalini I, Lanuti P, Ercolino E, di Ioia M, Zucchelli M, Zappacosta R, Miscia S, Marchisio M, Sacchetta P, Onofrj M, Del Boccio P. Enhanced release of acid sphingomyelinase-enriched exosomes generates a lipidomics signature in CSF of Multiple Sclerosis patients. Sci Rep. 2018 Feb 15;8(1):3071. doi: 10.1038/s41598-018-21497-5.READ MORE
Studi strutturali e funzionali sulla leucemia mieloide acuta (AML)
Il nostro gruppo è da tempo impegnato nello studio delle basi molecolari della Leucemia Mieloide Acuta (AML). Le proteine di interesse vengono studiate per loro struttura, funzione e interazioni attraverso l'implementazione di tecniche che vanno dalla cristallografia a raggi X, risonanza magnetica nucleare, bioinformatica strutturale, alla spettroscopia a fluorescenza, dicroismo circolare e risonanza plasmonica di superficie. Le conoscenze ottenute in vitro sono state arricchite da studi su linee cellulari e su campioni tissutali primari allo scopo di valutare l’effetto di molecole sperimentali. L'obiettivo principale del lavoro di ricerca degli ultimi anni è stato lo studio del sottotipo principale di AML, caratterizzato da mutazioni del gene codificante per la nucleofosmina-1 (NPM1). Abbiamo caratterizzato le molteplici proprietà di interazione di questa proteina, determinando la struttura dei suoi complessi sia con acidi nucleici sia con altre proteine. Inoltre, abbiamo caratterizzato l'effetto delle mutazioni correlate all'AML su struttura e localizzazione subcellulare e le interazioni di NPM1. Attualmente il lavoro di ricerca è concentrato sugli effetti delle molecole che interferiscono con queste interazioni. Recentemente abbiamo focalizzato la nostra attenzione su struttura, funzione e interactoma della nucleostemina, un legante di NPM1, proteina non espressa in cellule differenziate ma presente nelle cellule staminali e tumorali, inclusi molti sottotipi di AML.
De Cola A, Franceschini M, Di Matteo A, Colotti G, Celani R, Clemente E, Ippoliti R, Cimini AM, Dhez AC, Vallè B, Raineri F, Cascone I, Destouches D, De Laurenzi V, Courty J, Federici L (2018) N6L pseudopeptide interferes with nucleophosmin protein-protein interactions and sensitizes leukemic cells to chemotherapy. Cancer Lett 412: 272-282. Luchinat E, Chiarella S, Franceschini M, Di Matteo A, Brunori M, Banci L, Federici L (2018) Identification of a novel nucleophosmin-interaction motif in the tumor suppressor p14arf. FEBS J., 285(5):832-847 Di Matteo A, Franceschini M, Paiardini A, Grottesi A, Chiarella S, Rocchio S, Di Natale C, Marasco D, Vitagliano L, Travaglini-Allocatelli C, Federici L (2017) Structural investigation of nucleophosmin interaction with the tumor suppressor Fbw7γ. Oncogenesis. 6(9):e379. doi: 10.1038/oncsis.2017.78. Arcovito A, Chiarella S, Della Longa S, Di Matteo A, Lo Sterzo C, Scaglione GL, Federici L (2014) Synergic role of nucleophosmin three-helix bundle and a flanking unstructured tail in the interaction with G-quadruplex DNA. J. Biol. Chem. 289(31): 21230-21241. Chiarella S, De Cola A, Scaglione GL, Carletti E, Graziano V, Barcaroli D, Lo Sterzo C, Di Matteo A, DI Ilio C, Falini B, Arcovito A, De Laurenzi V, Federici L (2013) Nucleophosmin mutations alter its nucleolar localization by impairing G-quadruplex binding at ribosomal DNA. Nucleic Acids Res., 41(5): 3328-3339. Gallo A., Lo Sterzo C., Mori M., Di Matteo A., Bertini I., Banci L., Brunori M., Federici L. (2012) Structure of nucleophosmin DNA-binding domain and analysis of its complex with a G- quadruplex sequence from the c-MYC promoter. J. Biol. Chem., 287(32):26539-48 Federici L.*, Arcovito A., Scaglione G. L., Scaloni F., Lo Sterzo C., Di Matteo A., Falini B., Giardina B. and Brunori M. (2010) Nucleophosmin C-terminal leukaemia-associated domain interacts with G-rich quadruplex forming DNA. J. Biol. Chem., 285(48): 37138-37149.READ MORE
