Pigino Lab
Biologia Strutturale

Pigino Group

Le ciglia sono organelli simili a capelli che si estendono dalla superficie di quasi tutti i tipi di cellule polarizzate del corpo umano. Sono cruciali per varie funzioni motili e sensoriali durante lo sviluppo, la morfogenesi e l’omeostasi. Le ciglia sensoriali agiscono come antenne cellulari, rilevando segnali ambientali e morfogenici. Le ciglia mobili, invece, vengono utilizzate per spingere le cellule stesse o per spostare i fluidi sugli epiteli (ad esempio nei nostri polmoni). I disturbi correlati alle ciglia (noti come ciliopatie) colpiscono molti tessuti e organi in vari modi.

La disfunzione ciliare è la causa di un numero crescente di malattie di un singolo organo e forme sindromiche complesse tra cui idrocefalo, infertilità, malattie delle vie aeree, malattie policistiche del rene, fegato o pancreas, nonché malattie della retina e difetti dell’udito e dell’olfatto.

Il Pigino Group indaga la struttura 3D dei componenti molecolari delle ciglia nel loro contesto cellulare nativo e in isolamento, cercando di capire come orchestrano le funzioni specifiche delle ciglia. Il nostro lavoro si posiziona tipicamente proprio nell’interfaccia tra biologia strutturale e biologia cellulare molecolare. Combiniamo quindi gli strumenti e le metodologie più recenti di entrambi i campi, dalla tomografia crioelettronica, alla microscopia a luce e fluorescenza correlativa (CLEM), ai sistemi dinamici ricostituiti in vitro, alla genetica, alla biochimica, ai metodi di analisi delle immagini, fino alla biologia cellulare più classica.

L’obiettivo finale del Pigino Group è comprendere le cause molecolari alla base della funzione e della disfunzione ciliare, in modo che possano essere sviluppate possibili strategie terapeutiche per le ciliopatie.

Membri del gruppo

  • Gaia Pigino Gaia Pigino
    Associate Head, Structural Biology Research Centre

Pubblicazioni

  • 01/2021 - Science

    Tubulin glycylation controls axonemal dynein activity, flagellar beat, and male fertility

    Posttranslational modifications of the microtubule cytoskeleton have emerged as key regulators of cellular functions, and their perturbations have been linked to a growing number of human pathologies. Tubulin glycylation modifies microtubules specifically in cilia and flagella, but its functional and mechanistic roles remain unclear. In this study, we generated a mouse model entirely lacking tubulin […]

  • 09/2020 - Nature Structural Molecular Biology

    The molecular structure of mammalian primary cilia revealed by cryo-electron tomography

    Primary cilia are microtubule-based organelles that are important for signaling and sensing in eukaryotic cells. Unlike the thoroughly studied motile cilia, the three-dimensional architecture and molecular composition of primary cilia are largely unexplored. Yet, studying these aspects is necessary to understand how primary cilia function in health and disease. We developed an enabling method for […]

  • 05/2016 - Science

    Microtubule doublets are double-track railways for intraflagellar transport trains

    The cilium is a large macromolecular machine that is vital for motility, signaling, and sensing in most eukaryotic cells. Its conserved core structure, the axoneme, contains nine microtubule doublets, each comprising a full A-microtubule and an incomplete B-microtubule. However, thus far, the function of this doublet geometry has not been understood. We developed a time-resolved […]

  • 05/2012 - Journal of Structural Biology

    Comparative structural analysis of eukaryotic flagella and cilia from Chlamydomonas, Tetrahymena, and sea urchins

    Although eukaryotic flagella and cilia all share the basic 9 + 2 microtubule-organization of their internal axonemes, and are capable of generating bending-motion, the waveforms, amplitudes, and velocities of the bending-motions are quite diverse. To explore the structural basis of this functional diversity of flagella and cilia, we here compare the axonemal structure of three different organisms with […]

  • 11/2011 - Journal of Cell Biology

    Cryoelectron tomography of radial spokes in cilia and flagella

    Radial spokes (RSs) are ubiquitous components in the 9 + 2 axoneme thought to be mechanochemical transducers involved in local control of dynein-driven microtubule sliding. They are composed of >23 polypeptides, whose interactions and placement must be deciphered to understand RS function. In this paper, we show the detailed three-dimensional (3D) structure of RS in […]