Abstract:

Versione in italiano:

Studi di metanalisi recenti mostrano che, tra i nostri 20.000 geni codificanti per proteine, circa 5.400 non sono mai stati oggetto di pubblicazioni scientifiche. Di conseguenza, la funzione di oltre il 25% del genoma potenzialmente codificante per proteine è ancora sconosciuta. Abbiamo dunque esplorato questa parte trascurata del genoma per identificare nuovi attori coinvolti nell’invecchiamento.

Lo screening ha individuato la sequenza genetica C16orf70 (nell’uomo) come un candidato interessante nella regolazione della proteostasi, uno dei tratti distintivi dell’invecchiamento. Ulteriori analisi e i nostri dati preliminari hanno confermato che C16orf70 è essenziale per l’induzione dell’autofagia e per la regolazione della durata della vita in diversi modelli animali.

Utilizzando tecnologie all’avanguardia e approcci innovativi, il nostro obiettivo è quello di analizzare i meccanismi molecolari che collegano C16orf70 alla regolazione dell’autofagia e alla senescenza cellulare. Poiché C16orf70 è altamente conservato a livello evolutivo ed è espresso in molti tessuti, la nostra strategia sperimentale prevede l’uso della tecnologia CRISPR/Cas9 per eliminare C16orf70 in diverse specie.

- Negli studi su C. elegans, identificheremo la via di segnalazione della longevità in cui C16orf70 gioca un ruolo chiave.
- Nei modelli knockout di Zebrafish e topo, analizzeremo quali organi richiedano l’espressione di C16orf70 e quale tipo di malattie legate all’età insorgano quando il gene viene inibito.
- Il legame con l’autofagia verrà studiato sia in vitro che in vivo. Per l’approccio in vivo, ci concentreremo sul tessuto muscolare scheletrico, poiché è uno dei tessuti con il più alto flusso autofagico e disponiamo di strumenti innovativi per il suo studio, tra cui:
1. Etichettatura proteica inducibile per l’analisi del turnover proteico,
2. Proteomica su singola fibra muscolare,
3. Trascrittomica su singolo nucleo,
4. Proximity ligation assay,
5. Ribosome tagging.

In vitro, useremo tecniche avanzate di editing genetico, proteomica e Cryo-EM per approfondire i dettagli molecolari che collegano C16orf70 all’autofagia e alla senescenza cellulare.

Nel complesso, questi studi apriranno nuove prospettive in diversi campi, dall’invecchiamento al cancro, dalla biologia cellulare di base alla regolazione dell’autofagia.

English version:

Recent metanalysis studies show that of our 20,000 protein-coding genes, about 5,400 have never been the subject of a paper. Therefore, the function of more than 25% of the genome that potential encode for proteins is still unknown. We took an effort and explored the neglected genome to identify novel players in ageing.
The screening identified the DNA sequence C16orf70 (human) as an interesting candidate involved in proteostasis, one of the hallmarks of ageing, regulation. Further analyses and our preliminary data confirmed that C16orf70 is essential for autophagy induction and for life span in different animal models. By using cutting edge technologies and combining innovative approaches we aim to dissect the molecular mechanisms that connect C16orf70 to autophagy regulation and cellular senescence. Because C16orf70 is extremely evolutionary conserved and is expressed in many tissues the experimental strategy is to use CRIPSR/Cas9 approach to delete C16orf70 in different species. Studies on C.elegans will enable us to identify the longevity pathway in which C16orf70 plays a critical role, while the characterization of Zebrafish and Mouse knockout lines will determine the organs that require C16orf70 expression and which type of age-related disease occurs when C16orf70 is inhibited. The connection with autophagy will be dissected in vitro and in vivo. For the in vivo approach we will focus on skeletal muscle tissue because is one of the tissues with the highest autophagy flux and because we have developed innovative tools like inducible protein labeling for protein turnover, single fiber proteomic, single nucleus transcriptomic, proximity ligation assay and ribosome tagging. In vitro we will use DNA editing, proteomic, Cryo-EM approaches to dissect the molecular insights that link C16orf70 to autophagy and cellular senescence. Altogether, these findings will open new avenues in many fields from ageing to cancer, from basic cell biology to autophagy regulation.

Contatti: marco.sandri@unipd.it