Programma di ricerca

Risposta allo Stress da Replicazione

Ylli Doksani
Responsabile: Ylli Doksani

Ylli Doksani, biologo, specializzato in biologia molecolare e genetica. Da aprile 2016 dirige il programma di Risposta allo Stress da Replicazione presso IFOM.

Nato nel 1977 a Durrës, Albania, Ylli Doksani si è laureato con lode in Scienze Biologiche presso l’Università degli Studi di Milano nel 2002. Nel 2008 ha ottenuto il PhD nel laboratorio di Marco Foiani all’IFOM dove si è occupato dello studio a livello molecolare dei problemi che le rotture del doppio filamento del DNA causano durante la replicazione.
Durante il suo PhD ha scoperto un ruolo inaspettato per le proteine ATM e Mre11 nella stabilizzazione delle forche replicative in presenza di rotture e inoltre ha dimostrato che le origini di replicazione dormienti si attivano in presenza di una rottura di DNA nelle vicinanze, agendo come un meccanismo di back-up replicativo in presenza di danno al DNA.

Nel 2009 si è spostato a New York per gli studi post-dottorato nel laboratorio di Titia de Lange presso la Rockefeller University. Durante il post-dottorato si è concentrato sui meccanismi che proteggono i telomeri dalla risposta al danno del DNA. Le immagini di microscopia elettronica del DNA telomerico avevano dimostrato che i telomeri formavano strutture “a cappio” denominate t-loops che si pensa servano a distinguere le estremità dei cromosomi dalle rotture del DNA.

Doksani ha sviluppato una tecnica di spreading del DNA per la visualizzazione di strutture telomeriche in microscopia a fluorescenza e, in collaborazione con il laboratorio Xiaowei Zhuang di Harvard, ha potuto visualizzare le strutture t-loop in microscopia a fluorescenza in super risoluzione dimostrando che TRF2, un componente del complesso proteico shelterin necessario per la protezione dell’estremità del cromosoma, e’ responsabile anche della formazione dei t-loops.

Programma di ricerca: Risposta allo Stress da Replicazione

L'ambito biologico

Il programma diretto da Ylli Doksani fa parte dell’ampio campo di ricerca che studia le cause e conseguenze dell’instabilità del genoma, un fenomeno alla base dell’invecchiamento e dell’insorgenza di tumori.
In questo ambito Doksani studia i problemi che si presentano durante la replicazione del DNA, un processo in cui la doppia elica del DNA viene aperta e copiata per produrre due molecole identiche, e per questo motivo rappresenta un momento di grande vulnerabilità del genoma. In particolare il programma si focalizza sulle sequenze di DNA che sono intrinsecamente difficili da replicare e spesso si trovano in regioni cromosomiche chiamati siti fragili che hanno un’alta propensione a generare rotture del DNA e durante la replicazione.
Questi siti sono i primi a “cedere” sotto condizioni di stress replicativo e sono stati spesso coinvolti in ri-arrangiamenti cromosomici e mutazioni tipiche delle cellule tumorali. 


Gli obiettivi del programma

Obiettivo del programma di ricerca è quello di visualizzare a livello molecolare cosa succede durante la replicazione di queste regioni problematiche.
A questo scopo vengono utilizzate delle tecniche di imaging innovative che permettono di visualizzare la replicazione delle sequenze telomeriche, situate alle estremità dei nostri cromosomi e che sono difficili da replicare.

Il programma condotto da Doksani mira a comprendere le basi molecolari che rendono alcune regioni del DNA più difficili di altre da replicare, la natura delle proteine o pathways che proteggono queste regioni, le condizioni che inducono la loro fragilità e i meccanismi molecolari che prevengono che tale stress replicativo si trasformi in instabilità genomica. 


Gli approcci

A questo scopo, risulta fondamentale l'utilizzo della microscopia a super-risoluzione (super-resolution fluorescence microscope) e microscopia elettronica per visualizzare, a livello molecolare tutte le transizioni che avvengono durante la replicazione di un sito fragile. 


Impatto su diagnosi, prevenzione o trattamento dei tumori

Sapere quali proteine sono coinvolte nella risposta a stress replicativo e soprattutto capire esattamente come svolgono la loro funzione, sarà fondamentale per comprendere gli stadi iniziali della tumorigenesi caratterizzati da instabilità genomica e forse suggerire dei marker per la diagnosi precoce.

Molti agenti chemioterapici uccidono le cellule tumorali inducendo stress replicativo. Doksani mira a capire in dettaglio molecolare il meccanismo d’azione di questi farmaci e le pathway cellulari che rispondo allo stress replicativo da loro indotto allo scopo di poter disegnare il trattamento in base al profilo genetico del tumore.

Dal 2017 il laboratorio condotto da Ylli Doksani è supportato da un Investigator Grant AIRC.

 


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