Contenuto
Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricercaINIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE
PROGRAMMA DI RICERCA 2005
italiano - english
Programmi di ricerca simili:
- 1 - Medulloblastoma: studio delle vie molecolari di sviluppo e progressione tumorale allo scopo di identificare approcci terapeutici innovativi
- 2 - Cellule Staminali Cardiache Umane e loro potenziale rigenerativo
- 3 - Esocitosi in cellule neurosecernenti: dalla competenza alla regolazione
- 4 - Apoptosi e terapia del cancro: caratterizzazione di nuovi meccanismi e nuove molecole modulatrici dell'apoptosi
- 5 - Aspetti spaziotemporali nella fisiologia e patologia cellulare dei segnali mediati dai secondi messaggeri
- 6 - INTERRELAZIONI TRA LA PERMEABILITÀ IONICA DI MEMBRANA E LO STATO REDOX INTRACELLULARE NEI PROCESSI NEURODEGENERATIVI: AZIONE DEI PEPTIDI AMILOIDI IN CELLULE NEURONALI E GLIALI.
- 7 - Sviluppo di un sistema integrato AFM/MEA per la misura delle proprietà meccano-elettriche di cellule caridache e neuroni
- 8 - ANALISI DEI MECCANISMI DI SOPRAVVIVENZA CELLULARE DI EUCARIOTI MEDIANTE STRATEGIE DI PROTEOMICA
- 9 - I membri della famiglia del TNF nella modulazione del differenziamento cellulare e dell'attività antitumorale
- 10 - RUOLO DEL SEGNALE LIPIDICO NUCLEARE NEL PASSAGGIO G1/S DEL CICLO CELLULARE
Classificazione scientifico-disciplinare
- Area scientifico disciplinare: Scienze biologiche
Classificazione brevettuale
- CHEMISTRY; METALLURGY
- BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- 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)
- BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- ELECTRICITY
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
- SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR (use of semiconductor devices for measuring G01; details of scanning-probe apparatus, in general G12B21/00; resistors in general H01C; magnets, inductors, transformers H01F; capacitors in general H01G; electrolytic devices H01G9/00; batteries, accumulators H01M; waveguides, resonators or lines of the waveguide type H01P; line connectors, current collectors H01R; stimulated emission devices H01S; electromechanical resonators H03H; loudspeakers, microphones, gramophone pick-ups or like acoustic electromechanical transducers H04R; electric light sources in general H05B; printed circuits, hybrid circuits, casings or constructional details of electric apparatus, manufacture of assemblages of electrical components H05K; use of semiconductor devices in circuits having a particular application, see the subclass for the application) [C0103]
- BASIC ELECTRIC ELEMENTS
Classificazione geografica
- Regione: Veneto
Bibliografia
Abel T., Nguyen P.V., Barad M., Deuel T.A.S., Kandel E.R., and Bourtchouladze R. (1997) Genetic demonstration of a role for PKA in the late phase of LTP and in hippocampus-based long-term memory. Cell 88:615-626De Bruin K.A., Krassowska W. (1999) Modeling electroporation in a single cell. I. effects of field strength and rest potential. Biophys. J. 77:1213-1224
Esteban J.A., Shi S.H., Wilson C., Nuriya M., Huganir R.L., Malinow R. (2003) PKA phosphorylation of AMPA receptor subunits controls synaptic trafficking underlying plasticity. Nat Neurosci. 6:136-143
Goraya T.A., Cooper D.M. (2005) Ca(2+)-calmodulin-dependent phosphodiesterase (PDE1): Current perspectives.Cell Signal. 17:789-97
Gross G.W, Rieske E., Kreutzberg G.W., Meyer A. (1997) A new fixed-array multi-microelectrode system designed for long-term monitoring of extracellular single unit neuronal activity in vitro. Neurosci. Lett. 6:101-106
Guo-qiangBi and Mu-mingPoo. Synaptic Modifications in Cultured Hippocampal Neurons: Dependence on SpikeTiming ,Synaptic Strength, and Postsynaptic Cell Type. J. Neurosci. 1998,15, 18(24):10464–10472
Hui-zhong W.Tao, LiI.Zhang, Guo-qiang Bi,and Mu-ming Poo. (2000) Selective Presynaptic Propagation of Long-term Potentiation in Defined Neural Networks. J. Neurosci.20:3233–3243
Kandel E.R. (2001) The molecular biology of memory storage: a dialogue between genes and synapses. Science 294:1030-1038
Jimbo Y and Kawana A. (1992) Electrical stimulation and recording from cultured neurones using a planar electrode array. Bioelectrochem and Bioenergetics 29, 193-204
Laporte S.A., Oakley R.H., Caron M.G. (2001) Bringing Channels Closer to the Action! Science 2001 293:62-63
Miyawaki A., Llopis J., Heim R., McCaffery J.M., Adams J.A., Ikura M., Tsien R.Y. (1997) Fluorescent indicators for Ca2+ based on green fluorescent proteins and calmodulin. Nature 388:882-7
Mongillo M., McSorley T., Evellin S., Sood A., Lissandron V., Terrin A., Huston E., Hannawacker A., Lohse M.J., Pozzan T., Houslay M.D., Zaccolo M. (2004) Fluorescence resonance energy transfer-based analysis of cAMP dynamics in live neonatal rat cardiac myocytes reveals distinct functions of compartmentalized phosphodiesterases. Circ Res. 95:67-75
Neumann E., Kakorin S., Toensing K. (1999) Fundamentals of electroporative delivery of drugs and genes. Bioelectrochemistry and Bioenergetics 48:3-16
Pokorska A., Vanhoutte P., Arnold F.J., Silvagno F., Hardingham G.E., Bading H. (2003) Synaptic activity induces signalling to CREB without increasing global levels of cAMP in hippocampal neurons. J Neurochem. 84:447-52
Ryttsén F., Farre C., Brennan C., Weber S.G., Nolkrantz K., Jardemark K., Chiu D.T., Orwar O. (2000) Characterization of single-cell electroporation by using patc-clamp and fluorescence microscopy. Biophys. J. 79:1993-2001
Shaner N.C., Campbell R.E., Steinbach P.A., Giepmans B.N., Palmer A.E., Tsien R.Y. (2004) Improved monomeric red, orange and yellow fluorescent proteins derived from Discosoma sp. red fluorescent protein. Nat Biotechnol. 22 :1567-72
Vassanelli S., Bandiera L., Borgo M., Cellere G. (2004) Biochip Electroporator and its use in multi-site, single-cell electroporation. PCT Patent submitted
Vassanelli S., Fromherz P. (1998) Transistors Records of Excitable Neurons from Rat Brain. Applied Physics. 66:459-463
Voelker M. and Fromherz P. (2005) Signal Transmission from Individual Mammalian Nerve Cell to Field-Effect Transistor. Small 1:206-210
Wallrapp F., Vassanelli S., Vainonen-Ahlgren E., Fromherz P. "High-K Materials on Silicon for Stimulation of Nerve Cells", Polar Oxides: Properties, Characterization and Imaging, Symposium, Capri, Italy, June 8th - 11th , 2003
Weaver J.C. (1993) Electroporation: a general phenomenon for manipulating cells and tissues. J Cell Biochem. 51:426-35.
Wong W. and Scott J.D. AKAP signalling complexes: focal points in space and time. (2004) Nat Rev Mol Cell Biol. 5:959-70
Xia Z. and Storm D.R. (2005) The role of calmodulin as a signal integrator for synaptic plasticity. Nat Rev Neurosci. 6:267-76.
Zaccolo M., De Giorgi F., Cho Charles Y., Feng L., Knapp T,. Negulescu P.A,. Taylor S.S., Tsien R.Y. and Pozzan T. (2000) A genetically encoded, fluorescent indicator for cyclic AMP in living cells. Nature Cell Biology 2: 25-29
Zaccolo M., Pozzan T. (2002) Discrete microdomains with high concentration of cAMP in stimulated rat neonatal cardiac myocytes. Science. 295:1711-5.
Zhang J., Campbell R.E., Ting A.Y., Tsien R.Y. (2002) Creating new fluorescent probes for cell biology. Nat Rev Mol Cell Biol.3:906-18.
Parole Chiave
PLASTICITÀ SINAPTICA; IMAGING; ELETTROPORAZIONE DI SINGOLA CELLULA; AMP CICLICO; CALCIOImaging di AMPC ciclico in plasticità sinaptica su un chip neurone-semiconduttore
Università degli Studi di PadovaAbstract
Numerose evidenze sperimentali mostrano che l'AMP ciclico (AMPc) è il secondo messaggero che, assieme al CA2+, controlla meccanismi molecolari fondamentali alla base della plasticità sinaptica. In particolare, in neuroni di ippocampo, l'AMPc sembra giocare un duplice ruolo di secondo messaggero a breve (nell'ambito della sinapsi) e a lungo (da sinapsi a nucleo) raggio, regolando quindi sia eventi locali (sinaptici) che globali (cellulari). Questo secondo messaggero sembra collegare l'attività sinaptica alle risposte genomiche, contribuendo al passaggio tra le fasi precoce e tardiva (trascrizione-dipendente) della plasticità.Capire se e come questo singolo secondo messaggero diffusibile possa regolare indipendentemente risposte locali (sinapsi-specifiche) e globali, rappresenta una sfida concettuale e sperimentale.
Nel progetto, ci proponiamo di realizzare un sistema sperimentale in cui l'AMPc possa essere monitorato in singole sinapsi ben identificabili nell'ambito di un semplice network di neuroni di ippocampo durante plasticità sinaptica. A questo scopo svilupperemo e utilizzeremo una combinazione innovativa di due nuove tecniche: (i) la elettroporazione di singola cellula multi-sito/seriale e (ii) l'imaging di AMPc mediante un sensore ottico codificato geneticamente basato su FRET. Neuroni di ippocampo in coltura verranno individualmente elettroporati e trasfettati con proteine fluorescenti e con il sensore per l'AMPc, creando quindi un semplice network >>>
Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Stefano VASSANELLI Università degli Studi di PADOVAObiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo finale del progetto è quello di correlare i cambiamenti globali (nell'intera cellula) e locali (a livello di singola sinapsi) della concentrazione intracellulare di AMPc alla plasticità sinaptica in una rete semplice e ben definita di neuroni di ippocampo in coltura. L'obiettivo sarà raggiunto tramite una combinazione innovativa di due nuove tecniche: (i) la elettroporazione multi-sito e seriale di singola cellula su chip semiconduttore e (ii) l'imaging di AMPc e Ca2+ mediante un metodo ottico basato su FRET. La elettroporazione multi-sito consentirà la transfezione di singoli neuroni di una rete con diversi geni: esprimeremo proteine fluorescenti per l'identificazione univoca delle interconnessioni tra neuroni, e sensori ottici per la misura ad alta risoluzione spaziale e temporale delle dinamiche dell'AMPc e del Ca2+ intracellulari. I microelettroporatori saranno usati inoltre per la registrazione e stimolazione non invasiva di potenziali d'azione neuronali.L'obiettivo del progetto rappresenta una prima applicazione della combinazione delle due tecniche per lo studio dei network neuronali di mammifero. Tuttavia, questo approccio sperimentale che vogliamo sviluppare offre la possibilità di silenziare/esprimere geni in singoli neuroni (ad es. specifiche isoforme della AC e/o della PDE) o di introdurre in singole cellule proteine o peptidi che possono modulare vie di segnalazione intracellulare (come peptidi che interferiscono con l'ancoraggio della PKA in >>>
Durata
24 mesiBase di partenza scientifica nazionale o internazionale
AMP ciclico e plasticità sinaptica.La plasticità sinaptica (il cambiamento della forza delle connessioni neuronali in dipendenza dalla attività) può essere alla base della memoria e giocare un ruolo importante in patologie neurologiche e psichiatriche. Numerose evidenze sperimentali indicano che l'AMPc gioca un ruolo chiave nel processo di apprendimento e di memorizzazione (Kandel, Science 2001). In particolare, l'AMPc sembra svolgere nei neuroni di ippocampo il duplice ruolo di secondo messaggero a lungo (sinapsi-nucleo) e corto (sinaptico) raggio. Infatti, diversi studi suggeriscono che l'AMPc sia il secondo messaggero che collega l'attività sinaptica con le risposte genomiche coinvolte nell'apprendimento e nella memoria. Per esempio, topi transgenici che sovraesprimono una subunità regolatoria mutata della PKA, mostrano una grave alterazione specificamente nella fase tardiva della LTP, che dipende da processi di trascrizione, e nelle capacità degli animali di svolgere compiti di apprendimento (Abel et al., 1997). Inoltre, la PKA è anche implicata nella fase precoce della plasticità sinaptica (che è indipendente dalla trascrizione genica) controllando il traffico intracellulare e l'espressione in membrana dei recettori AMPA nelle sinapsi (Esteban et al., 2003).
Uno dei fondamentali concetti da chiarire nello studio delle vie di trasduzione del segnale è come un singolo secondo messaggero, come l'AMPc, possa regolare selettivamente molteplici risposte >>>



