Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES OR MICRO-ORGANISMS (immunoassay G01N33/53); COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
      • MICRO-ORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF (biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing micro-organisms, viruses, microbial fungi, enzymes, fermentates or substances produced by or extracted from micro-organisms or animal material A01N63/00; food compositions A21, A23; medicinal preparations A61K; chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; fertilisers C05); PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICRO-ORGANISMS (preservation of living parts of humans or animals A01N1/02); MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA (micro-biological testing media C12Q)
Classificazione geografica
Bibliografia
1. Garrido, N., Griparic, L., Jokitalo, E., Wartiovaara, J., van der Bliek, A.M. and Spelbrink, J.N. (2003) Composition and dynamics of human of mitochondrial nucleoids. Mol. Biol. Cell 14, 1583-1596.
2. Clayton, D.A. (1982) Replication of animal mitochondrial DNA Cell 28, 693-705.
3. Fish, J., Raule, N. and Attardi G. (2004) Discovery of a major D-loop replication origin reveals two modes of human mtDNA synthesis. Science 306, 2098-2101.
4. Yang, M.Y., Bowmaker, M., Reyes, A., Vergani, L., Angeli, P., Gringeri, Jacobs, H.T. and Holt, I.J. (2002) Biased incorporation of ribonucleotides on the mitochondrial L-strand accounts for apparent strand-asymmetric DNA replication. Cell 111, 495-505.
5. Taanman JW. (1999) The mitochondrial genome: structure, transcription, translation and
Replication. Biochim Biophys Acta 1410, 103-123.
6. Shadel GS (2004) Coupling the mitochondrial transcription machinery to human disease. Trends Genet. 20, 513-519.
7. Madsen, C.S., Ghivizzani, S.C., and Hauswirth, W.W. (1993) Protein binding to a single Termination Associated Sequence in the mitochondrial DNA D-loop region. Mol. Cell. Biol. 13, 2162-2171.
8. Falkenberg, M., Gaspari, M., Rantanen, A., Trifunovic, A., Larsson, N.-G. and Gustafsson, C. (2002) Mitochondrial transcription B1 and B2 activate transcription of human mtDNA. Nat. Genet. 31, 289-294.
9. McCulloch, V. and Shadel, G.S. (2003) Human mitochondrial transcription factor B1 interacts with the C-terminal activation region of h-mtTFA and stimulates transcription independently of its RNA methyltransferase activity. Mol. Cell. Biol. 23, 5816-5824.
10. Fernandez-Silva, P., Martinez-Azorin, F., Micol, V. and Attardi, G. (1997) The human mitochondrial transcription termination factor (mTERF) is a multizipper protein but binds to DNA as a monomer, with evidence pointing to intramolecular leucine zipper interactions. EMBO J. 16, 1066-1079.
11. Hess, J.F., Parisi, M.A., Bennett, J.L., and Clayton, D.A. (1991) Impairment of mitochondrial transcription termination by a point mutation associated with the MELAS subgroup of mitochondrial encephalomyopathies. Nature 351, 236-239.
12. Camasamudran, V., Fang, J.-K. And Avadhani, N.G. (2003) Transcription termination at the mouse mitochondrial H-strand promoter distal site requires an A/T rich sequence motif and sequence specific DNA binding proteins. Eur. J. Biochem. 270, 1128-1140.
13. Zeviani M, Carelli V. (2003) Mitochondrial disorders. Curr Opin Neurol. 16, 585-594.
14. Lamantea E, Tiranti V, Bordoni A, Toscano A, Bono F, Servidei S, Papadimitriou A, Spelbrink H, Silvestri L, Casari G, Comi GP, Zeviani M. (2002) Mutations of mitochondrial DNA polymerase gammaA are a frequent cause of autosomal dominant or recessive progressive external ophthalmoplegia. Ann Neurol. 52, 211-219.
15. Van Goethem G, Dermaut B, Lofgren A, Martin JJ, Van Broeckhoven C. (2001) Mutation of POLG is associated with progressive external ophthalmoplegia characterized by mtDNA deletions. Nat Genet. 28, 211-212.
16. Agostino A, Valletta L, Chinnery PF, Ferrari G, Carrara F, Taylor RW, Schaefer AM, Turnbull DM, Tiranti V, Zeviani M. (2003) Mutations of ANT1, Twinkle, and POLG1 in sporadic progressive external ophthalmoplegia (PEO). Neurology. 60, 1354-1356.
17. Kaukonen J, Juselius JK, Tiranti V, Kyttala A, Zeviani M, Comi GP, Keranen S, Peltonen L, Suomalainen A. (2000) Role of adenine nucleotide translocator 1 in mtDNA maintenance.
Science, 289, 782-785.
18. Hirano M, Marti R, Spinazzola A, Nishino I, Nishigaki Y. (2004) Thymidine phosphorylase deficiency causes MNGIE: an autosomal recessive mitochondrial disorder.
Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids. 23, 1217-1225.
19. Salviati L, Sacconi S, Mancuso M, Otaegui D, Camano P, Marina A, Rabinowitz S, Shiffman R, Thompson K, Wilson CM, Feigenbaum A, Naini AB, Hirano M, Bonilla E, DiMauro S, Vu TH. (2002) Mitochondrial DNA depletion and dGK gene mutations. Ann Neurol. 52, 311-317.
20. Zeviani M, Di Donato S. (2004) Mitochondrial disorders. Brain. 127, 2153-2172.
21. Jacobs, H.T., Herbert, E.R. and Rankine, J. (1989) Sea urchin egg mitochondrial DNA contains a short displacement loop (D-loop) in the replication origin region. Nucleic Acids Res. 17, 8949-8965.
22. Elliot, D.J. and Jacobs, H.T. (1989) Mutually exclusive pathways for sea urchin mitochondrial rRNA and mRNA. Mol. Cell. Biol. 14, 7717-7730.
23. Cantatore, P., Roberti, M., Loguercio Polosa, P., Mustich, A. and Gadaleta, M.N. (1990) Mapping and characterization of Paracentrotus lividus mitochondrial transcripts: multiple and overlapping transcription units. Curr. Genet. 17, 235-245.
24. Roberti, M., Mustich, A., Gadaleta, M.N. and Cantatore, P. (1991) Identification of two homologous mitochondrial DNA sequences, which bind strongly and specifically to a mitochondrial protein of Paracentrotus lividus. Nucleic Acids Res. 19, 6249-6254.
25. Loguercio Polosa, P., Roberti, M., Mustich, A., Gadaleta, M.N. and Cantatore, P. (1994) Purification and characterization of a mitochondrial DNA-binding protein that binds to double-stranded and single-stranded sequences of Paracentrotus lividus mitochondrial DNA. Curr. Genet. 25, 350-356.
26. Loguercio Polosa, P., Roberti, M., Musicco, C., Gadaleta, M.N., Quagliariello, E. and Cantatore, P. (1999) Cloning and characterization of mtDBP, a DNA-binding protein which binds two distinct regions of sea urchin mitochondrial DNA. Nucleic Acids Res. 28, 1890-1899.
27. Fernandez-Silva, P., Loguercio Polosa, P., Roberti, M, Di Ponzio, B, Gadaleta, M.N., Montoya, J., and Cantatore, P. (2001) Sea urchin mtDBP is a two-faced transcription termination factor with a biased polarity depending on the RNA polymerase. Nucleic Acids Res. 29, 4736-4743.
28. Lewis, D.L., Farr, C.L., and Kaguni, L.S. (1995) Drosophila melanogaster mitochondrial DNA: completion of the nucleotide sequence and evolutionary comparisons. Insect Mol. Biol. 4, 263-278.
29. Berthier, F., Renaud, M., Alziari, S., and Durand, R. (1986) RNA mapping on Drosophila mitochondrial DNA precursors and template strands. Nucleic Acids Res. 14, 4519-4533.
30. Roberti, M., Loguercio Polosa, P., Bruni, F., Musicco, C., Gadaleta, M.N., and Cantatore, P. (2003) DmTTF, a novel mitochondrial transcription termination factor that recognises two sequences of Drosophila melanogaster mitochondrial DNA. Nucleic Acids Res. 31, 1597-1604.
31. Roberti, M., Fernandez Silva, P., Loguercio Polosa, P., Fernandez Vizara, E., Bruni, F., Deceglie, S., Montoya, J., Gadaleta, M.N., and Cantatore, P. (2005) In vitro termination activity of the Drosophila mitochondrial DNA-binding protein DmTTF. Biochem. Biophys. Res. Commun. 331, 357-362.
Parole Chiave
REPLICAZIONE DNA MITOCONDRIALE; TRASCRIZIONE DNA MITOCONDRIALE; DNA BINDING PROTEIN; MALATTIE MITOCONDRIALI; UOMO; DROSOPHILA

FATTORI PROTEICI COINVOLTI NELL'INTERRELAZIONE TRA TRASCRIZIONE E REPLICAZIONE DEL DNA MITOCONDRIALE: CARATTERIZZAZIONE FUNZIONALE E RUOLO NELLA PATOGENESI DI MALATTIE MITOCONDRIALI

Università degli Studi di Bari
Abstract
L'obiettivo di questo programma di ricerca è quello di ottenere informazioni sui meccanismi che regolano la replicazione e la trascrizione del DNA mitocondriale (mtDNA) negli organismi animali. Questo campo di studio sta acquistando una crescente rilevanza soprattutto in seguito alla scoperta che il sistema genetico mitocondriale è implicato in un gran numero di malattie associate ad alterazioni della fosforilazione ossidativa. In questo programma di ricerca ci proponiamo di investigare il ruolo di una famiglia di proteine, la cosiddetta famiglia mTERF, nella replicazione e trascrizione mitocondriale, utilizzando come sistemi sperimentali la Drosophila melanogaster e l'uomo. Alla scoperta del fattore di terminazione della trascrizione mitocondriale umana, mTERF, è seguita da parte del nostro gruppo l'identificazione dell'omologo nel riccio di mare, mtDBP, e nella Drosophila, DmTTF. Studi più recenti suggeriscono che il ruolo di questi fattori è più complesso di quanto inizialmente creduto e che il processo di terminazione della trascrizione può avere una notevole rilevanza anche nel controllo della replicazione dell'mtDNA.
Questo programma di ricerca cercherà innanzitutto di stabilire se il fattore di Drosophila DmTTF ricopre ruoli addizionali nella trascrizione e replicazione mitocondriale. Il ruolo di DmTTF nella replicazione mitocondriale è suggerito dalla presenza nel suo promotore di tre sequenze DRE, elementi che regolano l'espressione di fattori coinvolti nella >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Palmiro CANTATORE Università degli Studi di BARI
Obiettivo del Programma di Ricerca
Questo progetto di ricerca trae origine da molteplici considerazioni fondate su risultati recenti ottenuti in parte nel nostro laboratorio:
a) La terminazione della trascrizione è una fase molto importante nella regolazione dell'espressione del genoma mitocondriale negli organismi animali. Nei mammiferi serve per regolare le concentrazioni relative degli rRNA e mRNA, attraverso la terminazione selettiva dell'unità di trascrizione degli rRNA. Negli invertebrati, ed in particolare in riccio di mare ed in Drosophila, la terminazione della trascrizione regola la sovrapposizione dei trascritti generati da unità di trascrizione multiple.
b) Mentre fino a qualche tempo fa si riteneva che nei mitocondri esistesse un'unica proteina di terminazione della trascrizione (mTERF nei mammiferi, mtDBP nel riccio di mare, DmTTF in Drosophila), recenti osservazioni in silico hanno rivelato che tali fattori sono parte di un'ampia famiglia di proteine identificate in animali e piante, che contengono copie multiple di un elemento conservato di 30 amminoacidi detto motivo mTERF. Nell'uomo, in aggiunta a mTERF, sono state individuate altre tre proteine contenenti il motivo mTERF, che sono state nominate Terfina-1, -2 e -3. Le Terfine sono state trovate anche in Drosophila: di esse, due (Terfina-1 e -3) sono ortologhe delle corrispondenti umane. La Terfina-1, di cui sono chiaramente individuabili gli ortologhi anche in anfibi, pesci e piante, a causa della maggiore conservazione >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
I mitocondri costituiscono nella cellula un "network" flessibile e dinamico entro il quale il DNA mitocondriale (mtDNA) è organizzato in complessi discreti proteina-DNA, chiamati nucleoidi, che possono essere considerati le unità di base per la segregazione del genoma mitocondriale (1).
Nei mammiferi la replicazione del mtDNA è unidirezionale e asimmetrica dal momento che la sintesi della "leading strand" (elica H) inizia a partire dall'origine OH, posta nella principale regione non codificante (regione del D-loop), mentre la sintesi dell'elica complementare (elica L) inizia in corrispondenza di OL, solo dopo che i 2/3 della prima sono stati completati (2, 3). Studi successivi hanno dimostrato l'esistenza di un'ulteriore modalità di replicazione che prevede l'uso di una stessa origine per la sintesi di entrambi i filamenti (4). La regolazione della replicazione del mtDNA è collegata al processo di trascrizione, perché da questa dipende la sintesi del primer ad RNA (5, 6). Un ulteriore stadio di regolazione si attua a livello della elongazione del filamento nascente di DNA. Infatti gran parte delle molecole di mtDNA di mammifero contengono una corta struttura a tripla elica (D-loop) dovuta all'arresto dell'elica H nascente dopo circa 600 nucleotidi dall'origine di replicazione. Tale arresto avviene in prossimità delle sequenze TAS che sono contattate da una proteina che probabilmente regola l'estensione del DNA (7). La trascrizione del mtDNA dei mammiferi è simmetrica >>>