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Laboratorio di Farmacologia della Neurodegenerazione  

lab Prof.ssa DiLuca

 

Responsabile  Prof.ssa Monica DiLuca        monica.diluca@unimi.it  

Team

Fabrizio Gardoni, Professore Associato fabrizio.gardoni@unimi.it

Elena Marcello, Ricercatore elena.marcello@unimi.it

Nicolò Carrano, Dottorando nicolo.carrano@unimi.it

Annalisa Longhi, Tecnico annalisa.longhi@unimi.it

Manuela Mellone, Post-Doc manuela.mellone@unimi.it

Silvia Pelucchi, Post-Doc silvia.pelucchi@unimi.it

Ana Da Rocha Ribeiro, Dottorando ana.darocha@unimi.it

Tanmoy Samaddar, Post-Doc tanmoy.samaddar@unimi.it

Sebastien Therin, Dottorando sebastien.therin@unimi.it

Lina Vandermeulen, Dottorando lina.vandermeulen@unimi.it

Elisa Zianni, Tecnico elisa.zianni@unimi.it

 

Linee di ricerca

Studio dei meccanismi molecolari coinvolti nella patogenesi della malattia di Alzheimer e identificazione di nuovi possibili bersagli farmacologici.

Studio del recettore NMDA in sinapsi corticostriatali in modelli sperimentali per morbo di Parkinson e per discinesie indotte da L-DOPA. Modulazione della localizzazione sinaptica e della funzionalità del recettore NMDA quale nuovo approccio farmacologico per il trattamento delle discinesie indotte da L-DOPA.

Studio della organizzazione molecolare e della funzionalità della sinapsi eccitatoria glutammatergica sia in condizioni fisiologiche che in patologie neurodegenerative.

Studio del recettore NMDA in sinapsi corticostriatali in modelli sperimentali per morbo di Parkinson e per discinesie indotte da L-DOPA.
L'attività di ricerca è rivolta allo studio della dinamicità della composizione del recettore NMDA in sinapsi corticostriatali al fine di mettere a punto nuove strategie terapeutiche rivolte in modo specifico nei confronti di alterazioni del complesso recettoriale NMDA. In particolare, è stato ottimizzato l'utilizzo di peptidi TAT “cell-permeable” sia in vitro che in vivo per modulare la localizzazione sinaptica delle subunità regolatorie del recettore NMDA determinando una riduzione significativa dell'insorgenza di discinesie indotte da L-DOPA in modelli di Parkinson. Nel complesso, questi studi hanno permesso di dimostrare come la modulazione della localizzazione sinaptica e della funzionalità del recettore NMDA possa rappresentare nuovo approccio farmacologico per il trattamento delle discinesie indotte da L-DOPA.

Studio dei meccanismi molecolari coinvolti nella patogenesi della malattia di Alzheimer e identificazione di nuovi possibili bersagli farmacologici.
Lo studio in questo filone di ricerca è rivolto all'analisi di meccanismi patogenetici coinvolti nella malattia di Alzheimer e alla possibilità di identificare nuovi target per lo sviluppo di farmaci per questa malattia. Recentemente lo studio si è orientato all'analisi dei meccanismi molecolari di patogenesi di malattia utilizzando sia sistemi neuronali in vitro che tessuto cerebrale di pazienti. Questi studi hanno permesso di identificare e caratterizzare dal punto di vista sia molecolare che farmacologico un enzima, ADAM10, membro della famiglia delle disintegrane e metalloproteasi, che si è rivelato il candidato più accreditato a svolgere attività alfa-secretasica prevenendo quindi la formazione di beta-amiloide. Modulazione dell’attività e della localizzazione sinaptica di ADAM10 rappresenta un innovativo possibile approccio farmacologico per bloccare gli eventi patogenetici associati all'insorgenza della malattia di Alzheimer.

Studio dell’organizzazione strutturale della sinapsi eccitatoria glutammatergica e dei meccanismi molecolari in grado di regolare il trafficking alla sinapsi delle subunità del recettore NMDA.
Obiettivo principale di questa ricerca è quello di studiare l'organizzazione strutturale della densità postsinaptica in sinapsi eccitatorie glutammatergiche, con particolare attenzione alla composizione del complesso recettoriale NMDA e al suo possibile ruolo in processi di plasticità sinaptica. Questi studi sono rivolti all’identificazione dei meccanismi molecolari attraverso i quali proteine scaffolding (i.e. PSD-MAGUK) e protein chinasi associate al recettore NMDA possono regolarne il corretto trafficking, delivery e clustering nel compartimento postsinaptico e al ruolo di questi eventi in processi sia fisiologici (i.e. plasticità sinaptica) che patologici del sistema nervoso centrale.

Tecniche
Modelli in vitro (neuroni ippocampali primari, fettine ippocampali cute e organotipiche) e in vivo di malattia di Alzheimer. Modelli in vitro (fettine corticostriatali) e in vivo di malattia di Parkinson e di discinesie indotte da L-DOPA. Linee cellulari (COS7, HEK293, CHO). Purificazione di frazioni subcellulari di neuroni (microsomi, sinaptosomi, densità postsinaptiche). Utilizzo di peptidi cell-permeable. Tecniche biochimiche (western blotting, saggi di superficie, saggi di internalizzazione, saggi di deglicosilazione), analisi di interazione proteina-proteina (pull-down, immunoprecipitazione). Tecniche di biologia molecolare (PCR, clonaggio, mutagenesi sito specifica, trasfezioni transienti e stabili). Analisi della morfologia delle spine dendritiche. Gene-gun. Utilizzo di microscopia confocale.

 

Selezione pubblicazioni

1. Dinamarca MC, Guzzetti F, Karpova A, Lim D, Mitro N, Musardo S, Mellone M, Marcello E, Stanic J, Samaddar T, Burguière A, Caldarelli A, Genazzani AA, Perroy J, Fagni L, Canonico PL, Kreutz MR, Gardoni F, Di Luca M. Ring finger protein 10 is a novel synaptonuclear messenger encoding activation of NMDA receptors in hippocampus. Elife. 2016 Mar 15;5:e12430. doi: 10.7554/eLife.12430.

2. Stanic J, Carta M, Eberini I, Pelucchi S, Marcello E, Genazzani AA, Racca C, Mulle C, Di Luca M, Gardoni F. Rabphilin 3A retains NMDA receptors at synaptic sites through interaction with GluN2A/PSD-95 complex. Nat Commun. 2015 Dec 18;6:10181. doi: 10.1038/ncomms10181.

3. Mellone M, Stanic J, Hernandez LF, Iglesias E, Zianni E, Longhi A, Prigent A, Picconi B, Calabresi P, Hirsch EC, Obeso JA, Di Luca M, Gardoni F. NMDA receptor GluN2A/GluN2B subunit ratio as synaptic trait of levodopa-induced dyskinesias: from experimental models to patients. Front Cell Neurosci. 2015 Jul 6;9: 245. doi: 10.3389/fncel.2015.00245.

4. Pasciuto E, Ahmed T, Wahle T, Gardoni F, D'Andrea L, Pacini L, Jacquemont S, Tassone F, Balschun D, Dotti CG, Callaerts-Vegh Z, D'Hooge R, Müller UC, Di Luca M, De Strooper B, Bagni C. Dysregulated ADAM10-Mediated Processing of APP during a Critical Time Window Leads to Synaptic Deficits in Fragile X Syndrome. Neuron. 2015 Jul 15;87(2):382-98. doi: 10.1016/j.neuron.2015.06.032.

5. Gardoni F, Di Luca M. Targeting glutamatergic synapses in Parkinson's disease. Curr Opin Pharmacol. 2015 Feb; 20:24-8. doi: 10.1016/j.coph.2014.10.011.

6. Saraceno C, Marcello E, Di Marino D, Borroni B, Claeysen S, Perroy J, Padovani A, Tramontano A, Gardoni F, Di Luca M. SAP97-mediated ADAM10 trafficking from Golgi outposts depends on PKC phosphorylation. Cell Death Dis. 2014 Nov 27;5:e1547. doi: 10.1038/cddis.2014.492.

7. Marcello E, Saraceno C, Musardo S, Vara H, de la Fuente AG, Pelucchi S, Di Marino D, Borroni B, Tramontano A, Pérez-Otaño I, Padovani A, Giustetto M, Gardoni F, Di Luca M. Endocytosis of synaptic ADAM10 in neuronal plasticity and Alzheimer's disease. J Clin Invest. 2013 Jun 3; 123(6): 2523-38.

8. Vastagh C, Gardoni F, Bagetta V, Stanic J, Zianni E, Giampà C, Picconi B, Calabresi P, Di Luca M. N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor composition modulates dendritic spine morphology in striatal medium spiny neurons. J Biol Chem. 2012 May; 287(22): 18103-14.

9. Gardoni F, Saraceno C, Malinverno M, Marcello E, Verpelli C, Sala C, Di Luca M. The neuropeptide PACAP38 induces dendritic spine remodeling through ADAM10-N-cadherin signaling pathway. J Cell Sci. 2012 Mar; 125(Pt 6).

10. Gardoni F, Sgobio C, Pendolino V, Calabresi P, Di Luca M, Picconi B. Targeting NR2A-containing NMDA receptors reduces L-DOPA-induced dyskinesias. Neurobiol Aging. 2012 Sep; 33(9): 2138-44.

11. Marcello E, Epis R, Saraceno C, Gardoni F, Borroni B, Cattabeni F, Padovani A, Di Luca M. SAP97-mediated local trafficking is altered in Alzheimer disease patients' hippocampus. Neurobiol Aging. 2012 Feb; 33(2): 422.e1-10.

12. Malinverno M, Carta M, Epis R, Marcello E, Verpelli C, Cattabeni F, Sala C, Mulle C, Di Luca M, Gardoni F. Synaptic localization and activity of ADAM10 regulate excitatory synapses through N-cadherin cleavage. J Neurosci. 2010 Dec 1; 30(48): 16343-55.

13. Epis R, Marcello E, Gardoni F, Vastagh C, Malinverno M, Balducci C, Colombo A, Borroni B, Vara H, Dell'Agli M, Cattabeni F, Giustetto M, Borsello T, Forloni G, Padovani A, Di Luca M. Blocking ADAM10 synaptic trafficking generates a model of sporadic Alzheimer's disease. Brain. 2010 Nov; 133(11): 3323-35.

14. Marcello E, Gardoni F, Di Luca M, Pérez-Otaño I. An arginine stretch limits ADAM10 exit from the endoplasmic reticulum. J Biol Chem. 2010 Apr; 285(14): 10376-84.

15. Gardoni F, Mauceri D, Malinverno M, Polli F, Costa C, Tozzi A, Siliquini S, Picconi B, Cattabeni F, Calabresi P, Di Luca M. Decreased NR2B subunit synaptic levels cause impaired long-term potentiation but not long-term depression.  J Neurosci. 2009 Jan; 29(3): 669-77.

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