Laboratorio di Virologia
| Pubblicazioni |
Attività Scientifica
I nostri studi sono mirati alla comprensione dei meccanismi molecolari di difesa cellulare durante l'infezione virale. Viene studiata la strategia replicativa di alcuni virus patogeni per l'uomo con il duplice obiettivo di caratterizzare a livello molecolare i meccanismi patogenetici e di identificare nuovi target per farmaci antivirali innovativi. In particolare siamo interessati ad identificare i meccanismi attraverso cui i virus animali controllano l'espressione di geni virali e/o cellulari mediante l'attivazione/inattivazione di vie del segnale e di fattori di trascrizione cellulari. Questi studi sono attualmente svolti utilizzando diversi modelli di infezione virale, tra cui virus influenzali, parainfluenzali, rhabdovirus, rotavirus, retrovirus, coronavirus ed herpesvirus. Abbiamo inoltre messo a punto vari modelli per l'identificazione di molecole ad attivita' antivirale e citoprotettiva utilizzabili per screening su ampia scala.
Regolazione e funzione della risposta da stress cellulare durante l'infezione virale.
Meccanismo d'azione di prostanoidi ciclopentenonici ad attività antivirale.
Il sistema IKK/NF-?B come bersaglio per nuovi farmaci antitumorali.
Regolazione e funzione della risposta da stress cellulare durante l'infezione virale.
Uno degli argomenti di maggior interesse per il nostro laboratorio e’ la comprensione dei meccanismi che regolano la risposta da stress cellulare durante l'infezione virale. In particolare viene studiato l'effetto dell'infezione con alcuni virus ad RNA a filamento singolo di polarità negativa (virus influenzali, parainfluenzali e rhabdovirus), di virus ad RNA a doppio filamento (rotavirus) e di alcuni virus a DNA (herpesvirus) sull'attivazione della risposta da shock termico in cellule di mammifero in condizioni normali o di stress cellulare. La risposta da shock termico viene caratterizzata sia determinando lo stato di attivazione e fosforilazione dei fattori trascrizionali HSF1 e HSF2, che valutando la velocità di trascrizione di geni heat shock e la sintesi di proteine da shock termico (HSP). Viene studiato il possibile ruolo della proteina citoprotettiva HSP70 nel controllo della trascrizione e traduzione di RNA messaggeri virali e sulla produzione di progenie virale infettante durante l'infezione acuta di cellule umane con virus influenzali, parainfluenzali e rhabdovirus. Per questi studi vengono utilizzate cellule umane primarie o trasformate di varia origine tissutale, oltre che cellule che sovraesprimono HSP70 umana e cellule knock-out per il gene HSF1.
Un ulteriore obiettivo dei nostri studi e’ la comprensione del ruolo del fattore di trascrizione nucleare NF-?B nel controllo dell’infezione virale. Questo fattore regola l’espressione di una varieta’ di geni cellulari coinvolti nell’infiammazione e nella proliferazione e, di conseguenza, ha un ruolo critico nell’attivazione dei processi infiammatori e della risposta immunitaria. Vengono studiate sia le vie del segnale utilizzate dai virus per attivare NF-?B in cellule umane, sia l'effetto dell’infezione virale sull'espressione di geni cellulari e/o virali sotto il controllo di questo fattore. In particolare vengono studiati i meccanismi alla base dell'attivazione di NF-?B da parte di virus a DNA ed RNA, valutando, a vari stadi dell'infezione virale, lo stato di fosforilazione e degradazione della proteina inibitoria di NF-?B, I?B?, e l'attività delle chinasi coinvolte nella trasmissione del segnale, tra cui IKK? e IKK?. Vengono valutate eventuali alterazioni nello stato di attivita' DNA-binding e di translocazione nucleare di NF-?B durante il ciclo di infezione virale, e viene studiato il ruolo del fattore nel controllo della trascrizione genica. Questi studi ci hanno portato di recente a comprendere come il virus Herpes Simplex di tipo 1 (HSV-1) attiva NF-?B attraverso vie del segnale convergenti sulla chinasi ????, ed a dimostrare che HSV-1 utilizza il fattore cellulare per attivare la trascrizione dei propri geni e modulare il proprio ciclo replicativo. Viene inoltre analizzato il ruolo di NF-?B e della chinasi IKK nell’attivazione di processi infiammatori locali conseguenti all’infezione con herpesvirus, virus influenzali e coronavirus.
Meccanismo d'azione di prostanoidi ciclopentenonici
ad attività antivirale.
L’efficacia terapeutica del trattamento con prostanoidi ciclopentenonici e’ stata recentemente dimostrata in vivo in un modello di infezione letale del topo con virus dell’influenza A. Stiamo attualmente analizzando i meccanismi molecolari alla base dell'azione antivirale di prostanoidi ciclopentenonici naturali e sintetici con l'obiettivo finale di identificare nuovi target per lo sviluppo di farmaci antivirali. In particolare viene studiato il possibile ruolo della proteina da shock termico HSP70, la cui sintesi viene indotta da prostanoidi ciclopentenonici, nel blocco della traduzione degli mRNA virali in cellule infettate da virus influenzali, parainfluenzali e rhabdovirus, ed in modelli di traduzione di proteine in vitro. Vengono inoltre studiati i meccanismi molecolari responsabili del blocco della trascrizione di RNA virali in modelli di infezione da retrovirus ed herpesvirus dopo trattamento con ciclopentenoni, con particolare attenzione al ruolo del fattore NF-?B, la cui attivazione viene inibita da molecole ciclopentenoniche attraverso il blocco funzionale della subunita’ ? della chinasi IKK. Inoltre, data la mancanza di efficaci farmaci antivirali che agiscano su stadi tardivi del ciclo di replicazione virale, vengono effettuati studi rivolti ad identificare il meccanismo responsabile del blocco di maturazione e translocazione intracellulare di glicoproteine virali indotto da prostanoidi ciclopentenonici.
Il sistema IKK/NF-?B come bersaglio
per nuovi farmaci antitumorali.
L’attivazione costitutiva di vie di trasduzione di segnali di sopravvivenza cellulare rappresenta un meccanismo generale alla base dello sviluppo e della chemioresistenza di diversi tumori. L’identificazione e la neutralizzazione di questi segnali regolati in maniera aberrante in cellule tumorali e’ recentemente diventato un bersaglio di importanza primaria nella cura di tumori resistenti alla chemio- e radio-terapia. E’ stato dimostrato di recente che una di queste vie collegata al sistema IKK/NF-?B e’ attivata in maniera costitutiva in alcuni tipi di tumori resistenti ai chemioterapici. Inoltre, l’attivazione di NF-?B e’ stata associata a diversi aspetti dell’oncogenesi, tra cui la trasformazione indotta da virus ed il controllo dell’apoptosi. NF-?B e’ stato identificato come un fattore antiapoptotico, in grado di inibire segnali di morte cellulare attivando l’espressione di geni anti-apoptotici, tra cui membri delle famiglie Bcl-2 (Bcl-XL and A1/Bfl-1) e IAP (cIAP-1, cIAP-2 and XIAP), oltre che le proteine TRAF1, TRAF2 e cFLIP. In base alla nostra dimostrazione che i prostanoidi ciclopentenonici sono dei potenti inibitori di NF-?B, stiamo attualmente studiando il ruolo del sistema IKK/NF-?B nell’attivita’ anti-neoplastica e pro-apoptotica di prostanoidi naturali e di sintesi in vari modelli di neoplasie aggressive caratterizzate da una regolazione aberrante di NF-?B.
