Obiettivi della Ricerca

Il nostro laboratorio è interessato al problema della resistenza agli antibiotici. Per sviluppare nuovi approcci terapeutici per curare le infezioni provocate da batteri multi-resistenti stiamo studiando i meccanismi molecolari alla base della biogenesi dell’envelope batterica una struttura multi-stratificata essenziale per la sopravvivenza batterica ed un importante determinante di virulenza. In questo contesto stiamo studiando il macchinario proteico Lpt che trasporta il lipopolisaccaride (LPS) alla membrana esterna, in quanto rivestimento più esterno dei batteri Gram-negativi che li protegge da molte molecole tossiche inclusi gli antibiotici. Il nostro laboratorio ha identificato i component del sistema di trasporto Lpt e sta studiando come questa macchina molecolare funziona e come la sua attività è coordinata con i macchinari proteici che controllano la biogenesi dello stato di peptidoglicano sottostante. Obiettivo a lungo termine è la scoperta di molecole che interferiscono con la crescita e l’assemblaggio dell’envelope batterica 

I nostri obiettivi specifici sono:
- Caratterizzare il funzionamento del macchinario Lpt nella biogenesi della membrana esterna
- Comprendere come la biogenesi della membrana esterna e del peptidoglicano sono coordinate come nuovo bersaglio da esplorare per lo sviluppo di nuovi antibatterici
- Sviluppare saggi biochimici e genetici per identificare molecole che interferiscono con la biogenesi dell’envelope

Metodologie utilizzate

La nostra ricerca si basa sull’utilizzo di ana ampia gamma di tecniche multidisciplinari:

Genetica Batterica
- Costruzione di mutanti per sostituzione allelica o trasduzione con P1 e caratterizzazione fenotipica e molecolare
- Identificazione di mutanti soppressori e caratterizzazione mediante mappatura genetica e sequenziamento genomico 

Biologia Molecolare
- Clonaggio molecolare, mutagenesi “random” e sito specifica, trasformazione, analisi dell’espressione genica, microscopia a immunofluorescenza, analisi di biofilm 

Biochimica
- Espressione e purificazione di proteine, analisi western blot, studi di interazione proteina-proteina mediante immunoprecipitazione e co-purificazione, mappatura delle regioni di interazione proteina-proteina mediante UV-fotocrosslinkning, purificazione ed analisi di complessi di proteine di membrana.
- Frazionamento subcellulare, separazione di membrane mediate ultracentrifugazione in gradente di saccarosio
- Purificazione ed analisi di LPS
- Sviluppo di saggi di screening biochimici e genetici

 

Collaborazioni
Dr. Cristina Airoldi, Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze, Università di Milano-Bicocca, Milano
Prof. Giberto Chririco, Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano
Prof. Tanneke den Blaauwen, Swammerdam Institute for Life Sciences, University of Amsterdam (TheNetherlands)
Prof. Francesca Granucci, Dipartimento di Biotecnologie e Bioscienze, Università di Milano-Bicocca, Milano
Prof. Francesco Imperi, Dipartimento di Scienze e Tecnologie Biomediche, Università di Roma Tre, Roma
Prof. Daniel Kahne, Department of Chemistry and Chemical Biology, Harvard University, Cambridge, MA (US)
Prof. Antonio Molinaro, Dipartimento di Scienze Chimiche, Università di Napoli Federico II, Napoli
Prof. Marco Nardini, Dipartimento di Bioscienze, Università di Milano
Dr. Jean Pierre Simorre, Institut de Biologie Structurale (IBS), CNRS, Grenoble (France)
Prof. Waldemar Vollmer, Institute for Cell and Molecular Biosciences, Newcastle University, (UK)

 

Selezione pubblicazioni

1. Laguri C, Sperandeo P, Pounot K, Ayala I, Silipo A, Bougault CM, Molinaro A, Polissi A, Simorre JP. (2017) Interaction of lipopolysaccharides at intermolecular sites of the periplasmic Lpt transport assembly. Sci Rep. 2017 7:9715 
2. Santus W, Barresi S, Mingozzi F, Broggi A, Orlandi I, Stamerra G, Vai M, Martorana AM, Polissi A, Köhler JR, Liu N, Zanoni I, Granucci F. (2017) Skin infections are eliminated by cooperation of the fibrinolytic and innate immune systems. Sci Immunol. 2. pii: eaan2725.
3. Falchi FA, Maccagni EA, Puccio S, Peano C, De Castro C, Palmigiano A, Garozzo D, Martorana AM, Polissi A, Dehò G, Sperandeo P. (2018) Mutation and suppressor analysis of the essential LPS-transport protein LptA reveals strategies to overcome severe outer membrane permeability defects in Escherichia coli. J Bacteriol. 200: e00487-17.
4. Peters K, Pazos M, HugonnetJ-M, Martorana AM, Polissi A, VanNieuwenhze MS, Arthur M, Vollmer W. (2018) Copper inhibits peptidoglycan LD-transpeptidases suppressing β-lactam resistance due to by-pass of Penicillin-binding proteins. Proc Natl Acad Sci USA 115:10786-10791
5. Morè N, Martorana AM, Biboy J, Otten C, Winkle M, Montón Silva A, Atkinson L, Yau H, Breukink E, den Blaauwen T, Vollmer W, Polissi A. (2019) Peptidoglycan remodeling enables E. colito survive severe outer membrane assembly defect. mBio pii: e02729-18