Società Italiana di Biofisica e Biologia Molecolare

 

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Premio Chiara D’Onofrio “Giovani” • 2013

Gabriele Fontana

Gabriele Fontana si è laureato nel 2004 in Scienze Biologiche presso l’Università di Milano-Bicocca. Nel 2007, presso lo stesso Ateneo milanese, ha conseguito la Laurea Specialistica in Biologia Molecolare, sostenendo una tesi sperimentale effettuata presso il Dipartimento di Genetica Molecolare dell’Ospedale San Raffaele. Successivamente, nel 2008, ha vinto il concorso per accedere al programma di Dottorato in Medicina Traslazionale e Molecolare (DIMET) del Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze dell’Università di Milano-Bicocca. Nel periodo 2009-2011 ha svolto attività di ricerca connesse al suddetto dottorato presso il laboratorio della Professoressa Silvia Barabino. Nel 2012 ha ricevuto il titolo di Dottore di Ricerca con una tesi dal titolo “Lo stress mitocondriale deregola l’espressione di Brahma, un fattore di rimodellamento della cromatina che controlla la trascrizione e lo splicing di geni coinvolti nella crescita e nella guida dell’assone”. Attualmente svolge attività di ricerca come Postdoc presso lo stesso laboratorio.

Abstract
Lo stress ossidativo altera la scelta degli esoni terminali tramite la downregolazione di Brahma e la dissociazione del complesso CstF

Lo stress ossidativo è stato connesso a svariate patologie umane, tra le quali cancro e malattie neurodegenerative, come ad esempio la Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA). Dal punto di vista molecolare, lo stress ossidativo causa severe alterazioni dell’espressione genica. Nel nostro laboratorio, siamo interessati a comprendere i meccanismi alla base di queste alterazioni, ed in particolare delle deregolazioni a carico dello splicing alternativo, in modelli cellulari di neurodegenerazione. Il mio progetto è partito dai risultati di un’analisi microarray effettuata su cellule di neuroblastoma umano overesprimenti la proteina SOD1 contenente la mutazione G93A, una delle mutazioni più frequenti osservate nei casi di SLA familiare. Abbiamo dimostrato che l’overepressione della SOD1(G93A), una causa di stress ossidativo, altera l’espressione genica e la scelta di esoni alternativi (Lenzken S. C. et al., Human Mutation, 2011). La mia attenzione si è focalizzata su SMARCA2, uno dei geni più fortemente downregolati dall’overespressione della SOD1(G93A), il quale codifica per Brahma (Brm), una delle due subunità ATPasiche alternative del complesso SWI/SNF di rimodellamento della cromatina. Brm è in grado di rimodellare la cromatina, regolando quindi la trascrizione, ma partecipa anche alla regolazione dello splicing alternativo. Mi sono interessato a capire il meccanismo molecolare tramite il quale Brm regola lo splicing alternativo di esoni terminali, un evento che consente di codificare proteine con diverse estremità C-terminali. Abbiamo dimostrato che Brm viene downregolato da svariate fonti di stress ossidativo in diverse tipologie cellulari, dando quindi validità generale alla nostra osservazione iniziale. Successivamente, siamo stati in grado di determinare il meccanismo tramite il quale Brm induce la scelta preferenziale dell’esone terminale distale. Brm localizza cotrascrizionalmente a livello della regione genomica contenente l’esone terminale prossimale e ne inibisce l’inclusione nel trascritto maturo reclutando il complesso BRCA1/BARD1, il quale possiede attività di ubiquitina-ligasi. Questo complesso ubiquitina in modo specifico la subunità CstF50 del complesso CstF che partecipa al taglio ad alla poliadenilazione del trascritto primario. L’ubiquitinazione di CstF50 comporta la dissociazione del complesso CstF, fatto che inibisce l’inclusione dell’esone prossimale ed induce in parallelo la scelta preferenziale dell’esone terminale distale. Questa osservazione, che è stata verificata essere veritiera per un pannello di geni alterati nella scelta dei propri esoni terminali dall’overespressione della SOD1(G93A), rappresenta il primo esempio di “dialogo” tra un complesso di rimodellamento della cromatina ed i complessi molecolari che partecipano al taglio ed alla poliadenilazione del trascritto primario.