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FP7

4DCELLFATE — Risultato in breve

Project ID: 277899
Finanziato nell'ambito di: FP7-HEALTH
Paese: Spagna

I complessi regolatori epigenetici in salute e in malattia

I complessi regolatori epigenetici, cioè il complesso NURD (rimodellamento e deacetilazione del nucleosoma) e i complessi PRC (complessi repressivi Polycomb), partecipano alle decisioni riguardanti il destino delle cellule staminali embrionali (ESC), oltre a svolgere un ruolo nello sviluppo delle cellule staminali cancerose, ad esempio nella leucemia.
I complessi regolatori epigenetici in salute e in malattia
Uno dei maggiori ostacoli al pieno sfruttamento del potenziale offerto dal sequenziamento dell'intero genoma è la comprensione precisa del modo in cui vengono utilizzate effettivamente le informazioni di ogni genoma. Curiosamente, questo aspetto è controllato spesso dalla cosiddetta regolazione epigenetica, che modifica il risultato ma non la sequenza del genoma. Le modifiche epigenetiche possono essere preprogrammate, ma possono anche avere un'origine ambientale.

Il progetto 4DCellFate , finanziato dall'UE, intende porre le basi per la comprensione del "codice epigenetico", ovvero delle norme che guidano la regolazione epigenetica delle cellule durante la differenziazione, stabilendo in che modo debba evolvere una cellula staminale embrionale, che diventerà ad esempio una cellula muscolare, nervosa e così via. Spesso, in condizioni patologiche, come nel cancro, questa guida epigenetica non funziona correttamente e può persino avere effetti causativi.

Un consorzio multidisciplinare composto da partner del mondo accademico e industriale si è riunito nell'iniziativa 4DCellFate per analizzare i due principali complessi regolatori epigenetici: PCR e NuRD. Gli scienziati di 4DCellFate lavoreranno per caratterizzare le modifiche di struttura e di funzione dei complessi PRC e NuRD nella differenziazione delle ESC e nel cancro. Per svolgere il loro lavoro si avvarranno di tecniche avanzatissime, tra cui l'analisi ChIP-seq, la cristallografia a raggi X, la spettrometria di massa e il microscopio elettronico, studiando le interazioni tra proteine, nucleosomi e acidi nucleici nel tempo e nello spazio.

Ad oggi, le attività del progetto hanno portato a diverse, importanti scoperte. Il team è riuscito a determinare in modo accurato la struttura e la composizione dei complessi NuRD e PRC1/2 e ha individuato nuove molecole interagenti potenzialmente molto utili grazie all'uso del ChIP-seq nelle ESC di ratto. Per il test delle linee cellulari basato su una libreria di siRNA (RNA interferente breve) è stata sviluppata una tecnica di screening genetico ad alto rendimento, flessibile e molto sensibile, che verrà utilizzata per identificare i regolatori Polycomb nelle ESC di ratto.

Queste innovazioni tecniche favoriranno anche l'avanzamento del progetto. Per la caratterizzazione rapida dei complessi proteici tramite spettrometria di massa, è stato sviluppato un nuovo strumento per la determinazione della struttura a raggi X e la cristallizzazione delle proteine ad alto rendimento, denominato MultiTRAQ, che ha ridotto in modo considerevole i tempi di lavorazione da oltre un anno a pochi giorni. Il team ha inoltre sviluppato alcuni protocolli per automatizzare l'identificazione delle strutture dei complessi NuRD e PRC1/2. L'espressione multiproteica è stata ottenuta grazie a una tecnica di espressione MultiBac unita a protocolli di purificazione per i complessi NuRD e PRC.

L'integrazione dei dati per giungere a un'analisi completa delle variazioni temporali dei complessi NuRD e PRC durante la differenziazione ESC è attualmente in corso. Lo screening delle molecole di piccole dimensioni consentirà di identificare i possibili inibitori o i composti che riescono a modulare l'attività di questi complessi, in modo da riuscire a modificare le decisioni riguardanti il destino cellulare.

I risultati della ricerca sono stati diffusi tramite pubblicazioni apparse su svariate riviste sottoposte a revisione tra pari, oltre che sul sito Web del progetto. La maggiore conoscenza dei complessi epigenetici consentirà di ottimizzare la differenziazione selettiva delle cellule staminali pluripotenti indotte, aprendo nuove strade per la terapia oncologica basata sulle cellule staminali e per la medicina rigenerativa.

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Life Sciences