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STUDIO DEGLI ENZIMI ASSOCIATI ALLA MALATTIA RARA GALATTOSEMIA UTILIZZANDO APPROCCI DI BIOLOGIA COMPUTAZIONALE

Il presente progetto si propone di continuare il progetto precedente, finanziato nell’ambito del FARB2013, ovvero l’acquisizione di conoscenze più dettagliate sui meccanismi molecolari alla base degli effetti delle mutazioni dei tre enzimi coinvolti nelle tre diverse forme di galattosemia, e la costruzione di un database e di un’applicazione web in cui tali risultati saranno messi a disposizione degli interessati, assieme ad altre informazioni di interesse. A tale scopo, verranno modellate tramite approcci computazionali le strutture dei mutanti “missense” noti di GALE e GALK e di altri mutanti di GALT ulteriormente isolati nel corso del progetto, con particolare attenzione alle forme eterozigote composte, che sono estremamente comuni nei pazienti galattosemici, e che potrebbero risultare cruciali per la comprensione delle relazioni genotipo-fenotipo clinico, attualmente ancora di difficile interpretazione. Inoltre, potranno essere prese in considerazione anche mutazioni di diverso tipo (nonsense, indels etc.) allo scopo di espandere il target delle mutazioni affrontate con metodi bioinformatici. L'acquisizione di tali informazioni avverrà tramite analisi della letteratura e/o collaborazioni con laboratori di ricerca e clinici in Italia e nel mondo. Dopo di che, si procederà alla caratterizzazione degli effetti di tali mutazioni a livello strutturale utilizzando strumenti propri della biologia computazionale che permetteranno, tramite il confronto con le proprietà equivalenti delle proteine wild-type, di capire quale effetto ha una singola mutazione o una combinazione di mutazioni sulle interazioni tra enzima e substrato, sulle interazioni intersubunitarie, sulle caratteristiche strutturali e sulla stabilità dell'enzima, sia a livello statico sia dinamico. Inoltre, si procederà ad un approfondito studio del coinvolgimento di questi tre enzimi in vari pathways metabolici, allo scopo di spiegare i sintomi clinici ad insorgenza ritardata e apparentemente indipendenti dall'assunzione di galattosio, utilizzando approcci computazionali eventualmente associabili ad approcci sperimentali. Lo studio approfondito di questi sistemi enzimatici e la comprensione di questi meccanismi biologici potranno permettere di applicare queste nuove conoscenze anche allo sviluppo eventuale di potenziali farmaci per alleviare gli effetti negativi della malattia.Infine, il progetto prevede di allestire una nuova piattaforma bioinformatica per rendere possibile l'immagazzinamento e l'analisi dei dati derivanti da queste analisi, eventualmente integrati da dati sperimentali e clinici noti in letteratura. Nel corso del progetto finanziato FARB2013, è stata realizzata una nuova piattaforma Web dedicata all'enzima GALT e alla sua caratterizzazione strutturale e funzionale, sviluppata e continuamente aggiornata dal proponente del presente progetto in collaborazione con ricercatori dell'Istituto di Scienze dell'Alimentazione del CNR (accessibile al sito Web http://bioinformatica.isa.cnr.it/GALT/GALT2.0/). Il presente progetto prevede di ampliare ulteriormente le possibilità degli utenti di effettuare nuove interrogazioni e analisi dei dati, e di creare una nuova piattaforma Web che includa non solo informazioni relative all'enzima GALT, ma anche agli altri due enzimi GALK e GALE, creando quindi un sito Web di riferimento per tutti gli enzimi correlati alla galattosemia, utilizzabile non solo dalla comunità scientifica, ma da tutte le persone che si interessano di galattosemia, inclusi i pazienti.