Karthik Ramanadane vince una Fellowship HFSP per studi sulla tiroide

Per la prima volta dopo quasi 20 anni, l’Italia torna ad aggiudicarsi una borsa di studio dello Human Frontier Science Program (HFSP): il nostro Karthik Ramanadane, Postdoc nel Coscia Group (Biologia Strutturale), porterà avanti un impegnativo progetto sui meccanismi molecolari della tiroide a Human Technopole.

L’HFSP sostiene l’innovazione nel campo delle scienze della vita e promuove la collaborazione internazionale nella ricerca di base incentrata sulla comprensione dei sofisticati e complessi meccanismi degli organismi viventi. Dal 1990, il programma ha finanziato oltre 7000 ricercatori provenienti da più di 70 paesi, di cui 28 vincitori di Premio Nobel.

Karthik, puoi dirci qualcosa di più sul progetto che porterai avanti? In cosa è diverso da quello per il quale hai ottenuto la SNSF Postdoc Fellowship l’anno scorso?

Gli ormoni tiroidei sono composti iodati essenziali per lo sviluppo e il metabolismo di tutti i vertebrati e il loro squilibrio compromette gravemente la salute di circa il 10% della popolazione mondiale. Le malattie della tiroide più comuni sono difetti nella produzione e nella secrezione degli ormoni, sviluppo di cancro e malattie autoimmuni, ma le strategie di trattamento disponibili rimangono altamente aspecifiche.

I meccanismi molecolari della tiroide, che vanno dall’assorbimento dello ioduro con la dieta alla secrezione degli ormoni tiroidei (TH), rimangono in gran parte non caratterizzati. Durante il suo Postdoc, Francesca Coscia ha caratterizzato la struttura del precursore proteico dell’ormone, la tireoglobulina (TG), mediante crio-microscopia elettronica (cryo-EM), aprendo così la strada alla comprensione della produzione di TH. Situata nel lume del follicolo tiroideo, la TG agisce come deposito di ioduro e serve da substrato per la sintesi degli ormoni tiroidei, che rimangono legati covalentemente alla sua superficie. Tuttavia, il meccanismo con cui gli ormoni tiroidei vengono rilasciati dal lume della tiroide nel flusso sanguigno rimane elusivo.

È stato dimostrato che un recettore proteico, chiamato TG-R, promuove l’endocitosi dei TG ed è essenziale per il rilascio dell’ormone. Si ritiene che questa proteina possa essere il recettore principale che avvia il traffico di TG nei tireociti. Utilizzando la crio-EM, il mio progetto SNSF mira a svelare la struttura del TG-R umano e a caratterizzare la struttura del complesso TG-R-TG.

La proposta HFSP è sinergica al progetto SNSF e si basa sull’integrazione della struttura del complesso TG-TG-R nel contesto cellulare:

• In primo luogo, utilizzando una combinazione di proteomica, analisi cellulare e screening basato su CRISPR-Cas9 per identificare altri partner molecolari di TG-R coinvolti nell’internalizzazione di TG.
• In seguito, dato che le dimensioni di questo complesso raggiungono un paio di megadaltoni (MDa), quest’ultimo sarebbe un ottimo substrato per avviare la crio-elettrometria (cryoET) e la microscopia elettronica leggera correlativa (CLEM), ricapitolando il processo di internalizzazione direttamente nelle cellule. Questo approccio sfrutterà le nostre strutture ad alta risoluzione e gli strumenti sviluppati per la cellularità e l’interattomica.

Ci aspettiamo di decifrare le regole dell’endocitosi dei TG nella tiroide, che potrebbero essere applicabili in generale e ispirare nuovi modelli di internalizzazione del carico in altri tessuti. Inoltre, ci proponiamo di aprire un nuovo fronte nella regolazione degli ormoni tiroidei in vivo e nei pazienti, attraverso la modulazione dei meccanismi chiave di endocitosi.

Sfrutterete competenze o tecnologie al di fuori del vostro gruppo di ricerca per far progredire il progetto?

Questo progetto è un esempio da manuale per quel tipo di ricerca che mira a rispondere a domande su (piccole) scale. Pur avendo ricevuto una formazione approfondita in biochimica e biologia strutturale, sono alle prime armi con la proteomica e non sono esperto di crioET e crioCLEM. Ciononostante, HT è un ambiente incredibile per imparare questi metodi e applicarli alla proposta di cui sopra. Per questo, nel corso della mia permanenza ad HT, collaborerò con scienziati esperti delle Piattaforme Nazionali (Proteomica: Dr. Andrea Graziadei; Struttura di microscopia: Paolo Swuec, Simona Sorrentino, Gaetano D’Urso) e cercherò consigli e indicazioni da laboratori che utilizzano abitualmente queste metodiche (gruppi Pigino ed Erdmann).

Infine, com’è stato il processo di candidatura? Hai qualche consiglio o suggerimento per i futuri candidati?

Il processo di candidatura è stato brutale! L’HFSP è molto competitivo – dal 2005 non venivano premiati Postdoc in Italia – ma prestigioso e generoso (a me è stato assegnato un importo totale di 189.960 euro per una durata di tre anni).

La mia prima reazione è stata quella di contattare un‘amica della mia precedente istituzione a Zurigo, che ha vinto la borsa di studio nel 2019. La sua proposta è stata utile per capire cosa la commissione si aspetta da una “proposta di successo”. Il progetto deve essere ambizioso ma realistico. L’interdisciplinarità è fondamentale, ma il candidato deve dimostrare alla commissione di essere la persona giusta per costruire una base solida per lo studio. È poi importante essere umili su ciò che si sa e su ciò che non si sa: dimostrare che si ha voglia di imparare e che si è nel posto giusto per apprendere e applicare i nuovi metodi descritti. Per esempio, ho detto chiaramente che non ho mai ricevuto una formazione in spettrometria di massa, cryoET e cryoCLEM, ma che ero circondato dalle persone giuste da cui imparare.

Inoltre, ho anche stilato un elenco di tutti i materiali disponibili presso HT che saranno utilizzati per portare a termine con successo il mio progetto. Dopo aver fatto un passo indietro, ho capito che si trattava di un esercizio utile per chi vuole diventare un Principal Investigator: il candidato è invitato a strutturare la proposta. Vorrei anche ringraziare Alessandra Silvestri (National Facilities Access Manager di Human Technopole) per aver rivisto la mia domanda prima dell’invio finale, è stata molto utile nell’assicurarsi che la proposta fosse chiara per un’ampia gamma di scienziati. Anche Human Technopole merita un riconoscimento per il successo della mia candidatura, l’ambiente di ricerca è fondamentale per dimostrare la fattibilità di un progetto: sia la tecnologia che le competenze!