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regolazione espressione genica nel muscolo striato

medicina

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 [Logo] Regolazione della Espressione Genica nel Muscolo Scheletrico e Cardiaco

STAFF

Responsabile: Stefano SCHIAFFINO (Professore ordinario)
Collaboratori: S. Ausoni (Ricercatore Universitario)
  M. Murgia (Borsista post-dottorato CE)
  A. Serrano (Borsista post-dottorato CE)
  C. Sordano (Borsista post-dottorato Telethon)
  R. Di Lisi (Dottoranda)
  R. Jerkovic (Dottoranda)
  A. Picard (Collaboratore Tecnico)

Collaborazioni nazionali ed internazionali

Département de Biologie Moléculaire, Institut Pasteur, Paris
Department of Neurophysiology, University of Oslo
European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg
August Krogh Institute, University of Copenhagen
Dipartimento di Fisiologia, University of Pavia, Italy 232i86c


ATTIVITA' SCIENTIFICA

A. Consuntivo 1996

Muscolo scheletrico. Il principale obiettivo del nostro studio è l'identificazione dei meccanismi responsabili della regolazione genica nel muscolo scheletrico in vivo, con particolare riferimento al ruolo dell'innervazione e dell'attività. Abbiamo caratterizzato mediante ibridazione in situ l'espressione delle catene pesanti della miosina (MHC) in presenza ed in assenza del nervo (Jerkovic et al., 1997a). Il muscolo denervato va incontro ad un programma "default" caratterizzato dall'espressione di trascritti di MHC-2X e -2B mentre MHC-slow non viene espressa, al contrario in presenza del nervo il gene MHC-slow è attivato dopo 5 giorni e contemporaneamente i geni MHC-2X e -2B vengono repressi. L'effetto del nervo può essere riprodotto dalla elettrostimolazione continua a bassa frequenza del muscolo denervato.
Per l'identificazione nel promotore di geni muscolari di elementi sensibili all'attività viene usato un modello di transferimento genico in vivo, basato sulla iniezione intramuscolare di DNA plasmidico nei muscoli rigeneranti di ratto, che consente livelli elevati di espressione genica. Abbiamo identificato un "activity response element" nel promotore del gene della catena leggera della miosina 1-slow (MLC-1s). Un segmento di 755 nt nella regione in 5' del gene MLC-1s è capace di conferire regolazione nervo-dependente a geni reporter nei muscoli regeneranti (Jerkovic et al., 1997b). Ulteriori studi con deleti del promotore hanno permesso di identificare una sequenza di 34 nt implicata nella regolazione nervo- ed attività-dipendente.
Muscolo cardiaco. La ricerca si è focalizzata sul meccanismo di regolazione del gene della troponina I cardiaca e in particolare sul ruolo della prozione prossimale del promotore (-230). Mediante esperimenti di transfezione in vitro e in vivo abbiamo identificato nel promotore del gene diversi elementi, inclusi elementi GATA, responsabili della espressione tessuto specifica della troponina I cardiaca. Il ruolo di questi elementi è stato determinato mediante delezioni progressive e mutazioni mirate nel promotore ed è stato confermato mediante studi di binding in vitro (EMSA). Abbiamo prodotto inoltre topi transgenici che esprimono un gene reporter sotto il controllo di un segmento ristretto del promotore del gene (-230). Sono state caratterizzate le prime linee di topi alcune delle quali esprimono selettivamente il transgene nel cuore.
Mediante studi di ibridazione in situ abbiamo analizzato l'espressione di trascritti della proteina C cardiaca. Questo studio ha portato alla dimostrazione che questo gene è espresso esclusivamente nel cuore sin dagli stadi iniziali dello sviluppo.

B. Programma 1997

Muscolo scheletrico. La ricerca sarà rivolta alla identificazione dei meccanismi di trasduzione del segnale responsabili della regolazione genica dipendente dall'attività nervosa ("accoppiamento eccitazione-contrazione"). A questo scopo saranno effettuatti studi biochimici per identificare i fattori di trasduzione (proteine G, chinasi, ecc...) attivati dal nervo o dalla elettrostimolazione. Saranno inoltre effettuati esperimenti di transfezione in vivo con dominanti positivi o negativi di fattori di trasduzione.
Muscolo cardiaco. Obiettivo della ricerca sarà; principalmente la caratterizzazione della distribuzione del transgene in diverse linee di topi transgenici che esprimono un gene reporter sotto il controllo di un segmento del promotore del gene della troponina I cardiaca. Saranno prodotti altri animali transgenici contenti un segmento più; lungo del promotore e topi transgenici in cui il gene è stabilmente inattivato ("knock-out").


PUBBLICAZIONI

  1. In extenso
    1. Schiaffino S., Reggiani C. (1996):
      Molecular diversity of myofibrillar proteins: gene regulation and functional significance
      Physiol. Rev., 76: 371-423. IF: 20.50
    2. Guénet J.L., Simon-Chazottes D., Gravel M., Hastings K.E.M., Schiaffino S. (1996):
      Cardiac and skeletal muscle troponin I isoforms are encoded by a dispersed gene family on mouse chromosomes 1 and 7
      Mamm. Genome, 7: 13-15. IF: 2.714
    3. Barbato R., Menabò R., Dainese P., Carafoli E., Schiaffino S., Di Lisa F. (1996):
      Binding of cytosolic proteins to myofibrils in ischemic rat hearts
      Circ. Res., 78: 821-828. IF: 8.002
    4. Jerkovic R., Argentini C., Serrano-Sanchez A., Cordonnier C., Schiaffino S. (1997a):
      Early myosin switching induced by nerve activity in regenerating slow skeletal muscle
      Cell Struct. Funct., 22: 147-153. IF: 0.980
    5. Jerkovic R., Vitadello M., Kelly R., Buckingham M., Schiaffino S. (1997b):
      Fiber type-specific and nerve-dependent regulation of myosin light chain 1 slow promoter in regenerating muscle
      J. Muscle Res. Cell. Motil., 18: 369-373. IF: 2.611
    6. Schiaffino S. (1997):
      Protean patterns of gene expression in the heart conduction system.
      Circ. Res., 80: 749-750. IF: 8.002
    7. Andersen J.L., Schiaffino S. (1997):
      Mismatch between myosin heavy chain mRNA and protein in human skeletal muscle fibers
      Am. J. Physiol., 272: C1881-C1889. IF: 3.244
    8. Gautel M., Furst D., Cocco A., Schiaffino S. (1997):
      Isoform transitions of the myosin-binding protein C family in developing human and mouse muscles. Lack of isoform transcomplementation in cardiac muscle
      Circ. Res., in stampa. IF. 8.002

  2. Altre pubblicazioni
    1. Schiaffino S., Jerkovic R., Argentini C. (1997):
      Gene regulation by contractile activity in skeletal muscle: molecular mechanisms and clinical implications.
      In: "Amino acid/protein metabolism in health and disease: nutritional implications"., P. Tessari & A. Tiengo eds., in press.
    2. Schiaffino S., Salviati G. (1997):
      Molecular diversity of myofibrillar proteins: isoforms analysis at the protein and mRNA level.
      In "Methods in Cell Biology, 52: Methods in Muscle Biology", in press.


CONVEGNI e SEMINARI

Seminari e relazioni su invito
Il prof. S. Schiaffino ha tenuto i seguenti seminari e relazioni su invito:
  • 4th International Symposium on "Amino acid/Protein Metabolism in Health and Disease", (opening lecture), Padova, aprile 1996.
  • IRBM, Pomezia (Roma), (seminario), maggio 1996.
  • Course on "Control mechanisms for human movement and muscle energetics", Copenhagen, giugno 1996.
  • Symposium on "Tissue Regeneration", 24th Meeting of the Federation of European Biochemical Societies (FEBS), Barcelona, luglio 7-12, 1996.
  • Round Table on "Myocardial hypertrophy and myocyte cell death" (organizer), XVII European meeting of the International Society for Heart Research, Bologna, giugno 18-21, 1996.
  • Session on "Molecular Genetics of Cardiac and Skeletal Muscle" (co-organizer and co-chairperson), XXV European Muscle Conference", La Grande Motte (Montpellier), settembre 13-16, 1996.
  • Life Sciences '96, Godz Martuljesk (Slovenia), settembre 21-26, 1996
  • 6th Colloque sur les maladies Neuromusculaires, Versailles, ottobre 21-25, 1996.
  • International Symposium "Molecular mechanisms of myofibril assembly" Chiba (Giappone), novembre 7-9, 1996.
  • Keystone Symposium "Molecular Biology of Muscle Development", Snowmass, Colorado, aprile 1-6, 1996.
  • Paul Ehrlich Meeting "Introduzione alla Cardiologia Molecolare", Italian College of Applied Molecular Medicine, Montecatini Terme, maggio 19-20, 1997.
  • 1st Annual Symposium of "The Giovanni Armenise-Harvard Foundation for Advanced Scientific Research", giugno 18-20, 1997.
  • Symposium on "Physiological Adaptation to Use" (co-chairperson e speaker), XXXIII International Congress of Physiological Sciences, St. Petersburg, 30 giugno-6 luglio 1997.
  • Symposium on "Muscle Plasticity", Scandinavian Physiological Society, Oslo, novembre 13, 1997.
  • Workshop on "Cardiovascular specific gene expression", Maastricht, dicembre 16, 1997.


COMITATI EDITORIALI e REFEREE

Il prof. S. Schiaffino
Fa parte dell'Editorial Board di:
  • Circulation Research.
Svolge attività di Referee per le seguenti riviste:
  • Circulation Research
  • Journal of Cell Biology
  • Journal of Clinical Investigation
  • Journal of Molecular and Cellular Cardiology
  • American Journal of Physiology
  • Pflugers Archiv
  • Developmental Biology
  • Developmental Dynamics
  • Cell Growth & Differentiation
  • Acta Physiologica Scandinavica
  • Human Gene Therapy
Svolge inoltre attività di Referee per progetti di ricerca inviati a:
  • European Science Foundation
  • Società Olandese Ricerca Biomedica
  • Telethon Italia
  • ETH (Zurigo)
  • European Developmental Biology (Fellowship)
  • NATO Collaborative Research Grants


ATTIVITA' DIDATTICA

  1. Commissioni di Dottorato
    1. In Italia
      • Tesi del dottorato di Patologia Sperimentale, Bologna 18 ottobre 1996.
    2. All'estero
      • Tesi di dottorato Antonio Serrano Sanchez, Università di Cordoba, 24 maggio 1996.
      • Tesi di dottorato Laurence Mesniard-Rouiller, Università di Parigi V, 4 luglio 1996.

© 1998 BioPD - University of Padova - Author: Leopoldo Saggin
Mail to: lsaggin@civ.bio.unipd.it - Last Revision: February 16, 1998
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