Genomica

Calviello Group

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Il Calviello Group è un nuovo gruppo di ricerca multidisciplinare del Centro di Ricerca per la Genomica – Programma di Genomica Funzionale, in collaborazione con il Centro di Ricerca in Biologia Computazionale. Il gruppo sarà attivo a partire da settembre 2021.

Il laboratorio studia la regolazione genica post-trascrizionale, impiegando metodi computazionali e sperimentali che ruotano attorno alla -omica della traduzione, un processo fondamentale che determina le funzioni del genoma trascritto e influenza il destino citoplasmatico di mRNA e proteine. Alcune aree di indagine includono:

  • Quantificazione del controllo della traduzione tra tipi e stati cellulari

Gli elementi di regolazione cis dell’RNA e le proteine che si legano al RNA (RNA-binding proteins, RBP) possono modulare la sintesi proteica dall’mRNA, fornendo una modalità aggiuntiva di controllo dell’espressione genica. Inoltre, decenni di indagini molecolari dettagliate sulla sintesi proteica hanno permesso di scoprire molteplici connessioni tra la maturazione, la traduzione e la degradazione dell’mRNA. Nonostante l’enorme quantità di dati in grado di illustrare questi processi a livello di trascrittoma con grande accuratezza, manca un quadro analitico in grado di quantificare e prevedere la regolazione genica che tenga conto di queste diverse fasi della cascata dell’espressione genica.

  • Caratterizzare il ruolo di RNP eterogenei e la loro dinamica lungo l’mRNA

Lo stretto controllo dell’espressione genica citoplasmatica è orchestrato dall’azione di più complessi ribonucleoproteici (RNP). Un esempio importante è il ribosoma umano, che subisce drastici cambiamenti mentre scansione l’mRNA e media la sintesi proteica.
I recenti progressi nell’analisi dei complessi RNP hanno rivelato centinaia di fattori regolatori che interagiscono con il ribosoma durante il ciclo di traduzione. Tuttavia, la nostra conoscenza delle funzioni di diversi complessi ribosomiali rimane molto limitata.

  • Processamento alternativo dell’RNA e il suo contributo alla sintesi proteica e alla fisiologia cellulare

I dati di sequenziamento dell’RNA (RNA-seq) hanno consentito ai ricercatori di quantificare l’espressione di migliaia di geni, da esempi più canonici di geni codificanti proteine, a trascritti con funzione sconosciuta. Inoltre, è stato spesso dimostrato che diverse isoforme di trascritti provenienti dagli stessi geni hanno funzioni diverse e spesso tessuto-specifiche, evidenziando la necessità di un’indagine più profonda nella regolazione genica. Per moltissimi di geni, l’analisi computazionale dei dati di profiling dei ribosomi (Ribo-seq) ha fornito prove di una marcata diversità nella traduzione e degradazione di diverse isoforme dagli stessi geni, fornendo un’importante finestra sul destino citoplasmatico di migliaia di trascritti. Tuttavia, la rilevanza fisiologica per la presenza di molti trascritti per lo stesso gene è in gran parte sconosciuta.

  • Applicazioni di proteogenomica tra RNA e proteine

Le tecnologie di sequenziamento dell’RNA sono essenziali per individuare i trascritti espressi e identificare le proteine sintetizzate. Come dimostrato da diversi studi, un’attenta analisi dei profili di Ribo-seq può rivelare eventi di sintesi proteica con elevata sicurezza e aiutare la scoperta di nuove proteine tradotte da upstream Open reading Frames (uORFs), long non-coding RNAs (lncRNAs) e diverse isoforme di trascritti.
Nonostante questi recenti risultati promettenti, l’integrazione della trascrittomica con il complesso mondo della dinamica del proteoma, considerando la regolazione tramite modifiche post-traduzionali, la presenza di isoforme proteiche e la localizzazione e funzione subcellulare delle proteine, resta una sfida aperta nell’era post-genomica.

Per ulteriori informazioni, visitare il sito del laboratorio.

Membri del gruppo