Obiettivi della ricerca

L’obiettivo delle ricerche è lo studio della funzionalità della sinapsi eccitatoria glutammatergica sia in condizioni fisiologiche che patologiche, al fine di identificare nuovi bersagli farmacologici per malattie neurodegenerative, quali malattia di Parkinson (MP) e malattia di Alzheimer (MA). 

Le ricerche effettuate si possono suddividere in:
- Studio dell’organizzazione strutturale della sinapsi eccitatoria glutammatergica.L’obiettivo principale è quello di studiare la composizione molecolare della densità postsinaptica, con particolare attenzione al recettore NMDA e al suo ruolo in processi fisiologici, quali la plasticità sinaptica.
- Studio di proteine messaggeri sinaptonucleari e identificazione del loro ruolo fisiopatologico. Lo studio è focalizzato sulla caratterizzazione della proteina Ring Finger Protein 10 (RNF10) e al suo ruolo nei processi di plasticità, di apprendimento e al suo coinvolgimento in MA.
- Studio del recettore NMDA nel MP e nelle discinesie indotte da L-DOPA. Lo studio è focalizzato all’identificazione del ruolo della localizzazione sinaptica di specifiche subunità del recettore come nuovo bersaglio farmacologico per il trattamento della MP e delle discinesie indotte da L-DOPA.
- Studio di ADAM10 in meccanismi di plasticità sinaptica e MA. Questo studio è focalizzato all’analisi dei meccanismi in grado di modulare la localizzazione dell’enzima a livello della membrana postsinaptica e, di conseguenza, la sua attività nella sinapsi eccitatoria.

Metodologie utilizzate

Modelli in vitro
neuroni ippocampali primari di ratto e di topo, neuroni corticali primari di topo, fettine ippocampali organotipiche, fettine acute ippocampali e corticostriatali, linee cellulari (i.e. COS7, HEK293, CHO), fibroblasti

Modelli in vivo
Modelli animali di MP e discinesie indotte da L-DOPA, modelli animali per MA. Test comportamentali, cognitivi e motori; chirurgia stereotassica, utilizzo di pompe osmotiche, prelievo aree cerebrali ed espianto organi.

Biochimica
Purificazione di frazioni subcellulari di neuroni (microsomi, sinaptosomi, densità postsinaptiche); western blotting; saggi di trafficking, espressione in superficie, internalizzazione, di deglicosilazione, studio di interazione proteina-proteina (pull-down, immunoprecipitazione).

Microscopia confocale
Immunofluorescenza, protein ligation assay, microscopia confocale ad alta risoluzione, FRAP, saggi di trafficking ed internalizzazione. 

Biologia molecolare
Trasfezioni transienti e stabili, PCR, clonaggio, mutagenesi sito specifica, trasformazione di batteri, proteine di fusione

Principali collaborazioni nazionali e internazionali

University of Bordeaux - Dr. Christophe Mulle, Dr. Erwan Bezard
University of Lausanne – Dr.ssa Camilla Bellone
University of Heidelberg – Dr.ssa Daniela Mauceri
University of Newcastle – Dr.ssa Claudia Racca
University of Marburg – Dr Marco Rust
Università di Napoli - Prof. Alessandro Usiello
Università di Ancona – Prof. Daniele Di Marino
CNR – Milano - Dr. Carlo Sala
IRCCS Santa Lucia Roma - Dr.ssa Barbara Picconi, Dr. Antonio Pisani
Istituto Mario Negri Milano - Dr.ssa Tiziana Borsello
Università di Brescia - Prof. Alessandro Padovani, Prof.ssa  Barbara Borroni
Università di Cagliari - Dr. Manolo Carta
Università di Novara - Prof. PierLuigi Canonico, Prof. Armando Genazzani
Università di Perugia - Prof. Paolo Calabresi
Università di Trento – Dr. Giovanni Piccoli
 

Selezione pubblicazioni

Mellone M, Zianni E, Stanic J, Campanelli F, Marino G, Ghiglieri V, Longhi A, Thiolat ML, Li Q, Calabresi P, Bezard E, Picconi B, Di Luca M, Gardoni F. NMDA receptor GluN2D subunit participates to levodopa-induced dyskinesia pathophysiology.Neurobiol Dis. 2019 Jan;121:338-349. 

Alberio L, Locarno A, Saponaro A, Romano E, Bercier V, Albadri S, Simeoni F, Moleri S, Pelucchi S, Porro A, Marcello E, Barsotti N, Kukovetz K, Boender AJ, Contestabile A, Luo S, Moutal A, Ji Y, Romani G, Beltrame M, Del Bene F, Di Luca M, Khanna R, Colecraft HM, Pasqualetti M, Thiel G, Tonini R, Moroni A. A light-gated potassium channel for sustained neuronal inhibition. Nat Methods. 2018 Nov;15(11):969-976.

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.

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.

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;123(6):2523-38.