Ateneo

Laboratorio di Biotecnologie Biochimiche

Attività di ricerca

Il gruppo è coordinato dal Prof. Giuseppe Orsomando e le principali attività del laboratorio sono relative a:

  • Metabolismo del NAD & morte assonale programmata.
    Molte malattie neurodegenerative sono caratterizzate da un comune meccanismo di morte non apoptotica denominata “morte assonale programmata” o “degenerazione Walleriana”. Enzimi chiave in questo processo sono NMNAT2 e SARM1, coinvolti rispettivamente nella sintesi del NAD e nella sua degradazione. Nell’assone, entrambi regolano i livelli di NAD e dei suoi intermedi metabolici e SARM1 in particolare funge da “sensore” di queste fluttuazioni metaboliche, determinando la sopravvivenza o la morte dell’assone, quindi in ultima analisi l’esito della patologia correlata. C’è un attuale rinnovato interesse al trattamento farmacologico sull’asse NMNAT2/SARM1 per la cura di molte malattie neurodegenerative umane, come pure riguardo al meccanismo molecolare dopo attivazione SARM1, a tutt’oggi sconosciuto, in vista di potenziali applicazioni terapeutiche. Il progetto è poi supportato da una eccellenza accademica nello studio della degenerazione Walleriana, il Prof. Michael P. Coleman dell’Università di Cambridge (UK) (https://www.neuroscience.cam.ac.uk/directory/profile.php?mcoleman), testimoniato da numerose pubblicazioni e finanziamenti condivisi negli ultimi 10 anni.
  • Metabolismo del NAD in patologie tumorali
    Le cellule cancerose riadattano il loro metabolismo a supporto della loro sopravvivenza quando stressate e indotte a replicarsi a livelli patologicamente elevati. In particolare, la riprogrammazione del metabolismo energetico ed ossidativo è ormai considerato un hallmark delle cellule tumorali.  Tale riadattamento richiede un parallelo aumento delle concentrazioni di NAD intracellulare, un cofattore essenziale nelle reazioni redox intracellulari e substrato di numerosi enzimi implicati nelle vie di trasduzione del segnale. A supporto di ciò, diversi tipi di cancro iperesprimono la NAMPT, enzima chiave della biosintesi del NAD e riconosciuta citochina che nello spazio extracellulare media l’infiammazione attraverso il legame a recettori di membrana come TLR-4 e CCR5.  Anche altri enzimi della biosintesi del NAD possono essere implicati in tale riarrangiamento e quindi individuati come nuovi targets farmacologici. La linea di ricerca consiste pertanto nella caratterizzazione biochimica-metabolica del metabolismo del NAD in melanoma e mesotelioma, e la sua correlazione con i meccanismi infiammatori mediati dalla citochina NAMPT. Il progetto è svolto in collaborazione con la Dr.ssa Valentina Audrito dell’Università del Piemonte Orientale.

Attrezzature

Il gruppo ha a disposizione un laboratorio pienamente equipaggiato e attrezzato con strumenti e materiali per:

  • clonaggio, espressione, purificazione e caratterizzazione di proteine ricombinanti
  • saggi di attività catalitica
  • analisi quantitativa di metaboliti
  • colture cellulari.

Personale

Collaborazioni

Prof. Michael P. Coleman
University of Cambridge, UK.

Dott.ssa Valentina Audrito
Università del Piemonte Orientale, Italia.

Pubblicazioni (2018 – 2024)

  1. Cirilli I, Amici A, Gilley J, Coleman MP, Orsomando G. Adaptation of a Commercial NAD+ Quantification Kit to Assay the Base-Exchange Activity and Substrate Preferences of SARM1. MOLECULES, 2024, 29(4), p. 847. doi: 10.3390/molecules29040847
  2. Angeletti C, Amici A, Gilley J, Loreto A, Trapanotto AG, Antoniou C, Merlini E, Coleman MP, Orsomando G. SARM1 is a multi-functional NAD(P)ase with prominent base exchange activity, all regulated by multiple physiologically relevant NAD metabolites. ISCIENCE, 2022, 25, p. 103812. doi: 10.1016/j.isci.2022.103812
  3. Llobet Rosell A, Paglione M, Gilley J, Kocia M, Perillo G, Gasparrini M, Cialabrini L, Raffaelli N, Angeletti C, Orsomando G, Wu PH, Coleman MP, Loreto A, Neukomm LJ. The NAD+ precursor NMN activates dSarm to trigger axon degeneration in Drosophila. ELIFE, 2022, 11, p. e80245. doi: 10.7554/eLife.80245
  4. Loreto A, Angeletti C, Gu W, Osborne A, Nieuwenhuis B, Gilley J, Arthur-Farraj P, Merlini E, Amici A, Luo Z, Hartley-Tassell L, Ve T, Desrochers LM, Wang Q, Kobe B, Orsomando G, Coleman MP. Neurotoxin-mediated potent activation of the axon degeneration regulator SARM1. ELIFE, 2021, 10, p. e72823. doi: 10.7554/eLife.72823
  5. Loreto A, Hill CS, Hewitt VL, Orsomando G, Angeletti C, Gilley J, Lucci C, Sanchez-Martinez A, Whitworth AJ, Conforti L, Dajas-Bailador F, Coleman MP. Mitochondrial impairment activates the Wallerian pathway through depletion of NMNAT2 leading to SARM1-dependent axon degeneration. NEUROBIOLOGY OF DISEASE, 2020, 134, p. 104678. doi: 10.1016/j.nbd.2019.104678
  6. Lukacs M, Gilley J, Zhu Y, Orsomando G, Angeletti C, Liu J, Yang X, Park J, Hopkin RJ, Coleman MP, Zhai RG, Stottmann RW. Severe biallelic loss-of-function mutations in nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase 2 (NMNAT2) in two fetuses with fetal akinesia deformation sequence. EXPERIMENTAL NEUROLOGY, 2019, 320, p. 112961. doi: 10.1016/j.expneurol.2019.112961
  7. Huppke P, Wegener E, Gilley J, Angeletti C, Kurth I, Drenth JPH, Stadelmann C, Barrantes-Freer A, Brück W, Thiele H, Nürnberg P, Gärtner J, Orsomando G, Coleman MP. Homozygous NMNAT2 mutation in sisters with polyneuropathy and erythromelalgia. EXPERIMENTAL NEUROLOGY, 2019, 320, p. 112958. doi: 10.1016/j.expneurol.2019.112958
  8. Fortunato C, Mazzola F, Raffaelli N. The key role of the NAD biosynthetic enzyme nicotinamide mononucleotide adenylyltransferase in regulating cell functions. IUBMB Life, 2022, 74(7), pp. 562–572. doi: 10.1002/iub.2584
  9. Gasparrini M, Mazzola F, Cuccioloni M, Sorci L, Audrito V, Zamporlini F, Fortunato C, Amici A, Cianci M, Deaglio S, Angeletti M, Raffaelli N. Molecular insights into the interaction between human nicotinamide phosphoribosyltransferase and Toll-like receptor 4. J Biol Chem, 2022, 298, p. 101669. doi: 10.1016/j.jbc.2022.101669
  10. Grolla AA, Miggiano R, Di Marino D, Bianchi M, Gori A, Orsomando G, Gaudino F, Galli U, Del Grosso E, Mazzola F, Angeletti C, Guarneri M, Torretta S, Calabrò M, Boumya S, Fan X, Colombo G, Travelli C, Rocchio F, Aronica E, Wohlschlegel JA, Deaglio S, Rizzi M, Genazzani AA, Garavaglia S. A nicotinamide phosphoribosyltransferase–GAPDH interaction sustains the stress-induced NMN/NAD+ salvage pathway in the nucleus. J Biol Chem, 2020, 295(11), pp. 3635–3651. doi: 10.1074/jbc.RA119.010571
  11. Managò A, Audrito V, Mazzola F, Sorci L, Gaudino F, Gizzi K, Vitale N, Incarnato D, Minazzato G, Ianniello A, Varriale A, D’Auria S, Mengozzi G, Politano G, Oliviero S, Raffaelli N, Deaglio S. Extracellular nicotinate phosphoribosyltransferase binds Toll like receptor 4 and mediates inflammation. Nat Commun, 2019, 10(1), 4116.  doi: 10.1038/s41467-019-12055-2
  12. Sociali G, Grozio A Caffa I, Schuster S, Becherini P, Damonte P, Sturla L, Fresia C, Passalacqua M, Mazzola F, Raffaelli N, Garten A, Kiess W, Cea M, Nencioni A, Bruzzone S. SIRT6 deacetylase activity regulates NAMPT activity and NAD(P)(H) pools in cancer cells. FASEB Journal, 2019, 33(3), pp. 3704–3717. doi: 10.1096/fj.201800321R
  13. Buonvicino D, Mazzola F, Zamporlini F, Resta F, Ranieri G, Camaioni E, Muzzi M, Zecchi R, Pieraccini G, Dölle C, Calamante M, Bartolucci G, Ziegler M, Stecca B, Raffaelli N, Chiarugi A. Identification of the Nicotinamide Salvage Pathway as a New Toxification Route for Antimetabolites. Cell Chem Biol, 2018, 25, 471-482.e7. doi: 10.1016/j.chembiol.2018.01.012.