Research area: L’attività di ricerca del Dr. Catacuzzeno è focalizzata sui canali ionici, proteine di membrana che permettono il passaggio degli ioni in entrata e in uscita dalla cellula. La sua ricerca si sviluppa su due principali filoni: 1) Studio delle conseguenze fisiopatologiche della loro attività; 2) Studio della relazione struttura-funzione dei canali ionici. Gli studi sono principalmente condotti mediante la tecnica del patch-clamp per la registrazione delle correnti ioniche che attraversano i canali e del potenziale ai lati della membrana, e attraverso programmazione nel linguaggio C/C++ per la costruzione di modelli teorici.

 

Specific research objectives

Studio delle conseguenze fisiopatologiche dell’attività dei canali ionici

Un obiettivo di ricerca del Dr. Catacuzzeno è lo studio del ruolo dei canali ionici nella fisiopatologia del glioblastoma, tumore cerebrale ad alta invasività. Più specificamente, le cellule di glioblastoma esprimono canali ionici diversi, per tipologia ed espressione, da quelli normalmente espressi dalle cellule cerebrali normali. Sulla base di questa evidenza, si è cercato di capire se questa diversità abbia un ruolo nell’aggressività di questo tumore. Si è in effetti scoperto che la presenza di questi canali è importante nella migrazione cellulare, processo alla base della capacità di questi tumori di invadere zone cerebrali sane, rendendo la loro rimozione chirurgica inefficace e spesso impraticabile. Si è inoltre scoperto che numerosi agenti e condizioni tipici del microambiente tumorale (come le proteine sieriche che riescono a entrare a contatto del tumore, e un ambiente povero di ossigeno) regolano il comportamento aggressivo delle cellule tumorali andando ad alterare l’attività di questi canali. Alcune pubblicazioni relative a questo filone di ricerca possono essere trovate al seguente link:

https://1drv.ms/u/s!AjWngFROhqXvgeoTSSB4FiDJ7R0wAw?e=Zxp4lH

 

Studio della relazione struttura-funzione dei canali ionici

Da circa 20 anni è possibile ottenere la struttura atomica dei canali ionici, applicando tecniche di cristallografia e più recentemente di crio-microscopia elettronica. E’ possibile quindi studiare in dettaglio in che modo la struttura dei canali ionici assolve alle due principali funzioni di queste proteine: il gating, cioè la capacità di aprirsi e chiudersi, spesso in risposta a stimoli chimico-fisici, e la permeazione selettiva, cioè la capacità di far passare alcuni tipi di ioni con grande efficienza, escludendone altri. Sulla base di tali premesse, un’attività di ricerca condotta dal Dr. Catacuzzeno è quella di costruire modelli teorici che spieghino i meccanismi fisici alla base del comportamento dei canali ionici partendo dalla loro struttura e applicando le leggi dell’elettrodinamica. A tal fine il Dr. Catacuzzeno utilizza le strutture cristallografiche dei canali ionici e vi applica la Dinamica Molecolare, predicendo il movimento degli atomi della proteina e degli ioni permeanti. Inoltre si utilizzano anche modelli a carattere più macroscopico (teorie di elettrodiffusione) al fine di ottenere predizioni del comportamento dei canali testabili sperimentalmente. Alcune pubblicazioni relative a questo filone di ricerca possono essere trovate al seguente link:

https://1drv.ms/u/s!AjWngFROhqXvgeoUInSSqsk0KAksDw?e=UErIga