Università degli studi di Salerno Dipartimento di Medicina e Chirurgia Corso di Istologia ed Embriologia “Ciglio primario: un nuovo modello sperimentale per la comunicazione cellula-cellula e cellula-ambiente” Tensegrity club: M. Cammarosano , A. Caputo , G.Iuliano , C. Izzo , M. Passaro , G. Pecoraro , S. Tinelli

Ed il suo comportamento in presenza di biomateriali ? Il paradigma del ciglio singolo permette di correlare l’ attività biomeccanica all’ espressione genica del sistema muscolo scheletrico Quale potrebbe essere il suo ruolo nei processi di riparazione tessutale e di osteointegrazione ? Ed il suo comportamento in presenza di biomateriali ?

Svolge funzioni differenti nei vari contesti tessutali COSA FA Svolge funzioni differenti nei vari contesti tessutali

Funzioni del ciglio primario - Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage - Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Funzioni del ciglio primario ENDOTELIO EPENDIMA Fluidità Liquor - Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage - Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Migrazione e differenziamento Funzioni del ciglio primario ENDOTELIO EPENDIMA Fluidità Liquor LEUCOCITI STAMINALI Migrazione e differenziamento Risposta immune - Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage - Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

Migrazione e differenziamento Funzioni del ciglio primario ENDOTELIO EPENDIMA LOCOMOTORE Fluidità Liquor Sistema CARTILAGINE-OSSO LEUCOCITI STAMINALI MASSA OSSEA MATRICE CARTILAGINEA Migrazione e differenziamento Risposta immune - Louvi A, et Al. Cilia in the CNS: the quiet organelle claims center stage - Geerts WJCet Al Cobblestone HUVECs: a human model system for studying primary ciliogenesis.

COM’ E’ FATTO E’ formato dall’integrazione di “nanomacchine” che interagiscono con il citoscheletro

NANOMACCHINE CHINESINE DINEINE Microtubuli Vescicole Microtubuli

CHINESINA DINEINA

CHINESINA Queste “infrastrutture molecolari” costituiscono la base strutturale del TRAFFICO VESCICOLARE ASSONEMA DINEINA FIBRE Y MICROTUBULI MICROFILAMENTI MTOC

COPII : a flexible vesicle formation system. The Nobel Prize in Physiology and Medicine 2013 Thomas C. Sudhof: The synaptic vesicle cycle. PMID: 15217342 Randy W. Schekman: COPII : a flexible vesicle formation system. PMID: 23702145 James E. Rothman: Mechanisms of intracellular protein transport. PMID: 7969419

COME FUNZIONA E’ un sofisticato trasduttore che converte stimoli meccanici in “segnali” in grado di regolare l’espressione genica

Cellula a ciglio singolo IL CIGLIO è assimilabile ad una “sonda cibernetica” che analizza il flusso extracellulare Here, we show that PC1 undergoes proteolytic cleavage that results in nuclear translocation of its cytoplasmic tail. The PC1 tail interacts with the transcription factor STAT6 and the coactivator P100, and it stimulates STAT6-dependent gene expression. Under normal conditions, STAT6 localizes to primary cilia of renal epithelial cells. Cessation of apical fluid flow results in nuclear translocation of STAT6. In PKD, reduced intracellular Ca2+ concentration results in decreased phosphodiesterase 1-mediated conversion of cAMP to AMP, with consequent amplification of cAMP-signaling.

Apertura complesso PC1-PC2 Cellula a ciglio singolo BIOMECCANICA Flusso Movimento del ciglio Apertura complesso PC1-PC2 Here, we show that PC1 undergoes proteolytic cleavage that results in nuclear translocation of its cytoplasmic tail. The PC1 tail interacts with the transcription factor STAT6 and the coactivator P100, and it stimulates STAT6-dependent gene expression. Under normal conditions, STAT6 localizes to primary cilia of renal epithelial cells. Cessation of apical fluid flow results in nuclear translocation of STAT6. In PKD, reduced intracellular Ca2+ concentration results in decreased phosphodiesterase 1-mediated conversion of cAMP to AMP, with consequent amplification of cAMP-signaling. Afflusso Ca++ Regolazione genica 15

Centralità della PC1 Condrociti carenti di ciglio primario non esprimono completamente la PC1. Difetti a carico della PC1 interferiscomo profondamente con la gestione della omeostasi calcica e con la trasduzione del segnale Angus K. Et Al : Primary cilia mediate mechanotransduction through control of ATP-induced Ca2 signaling in compressed chondrocytes.

Durante la fase di quiescenza cellulare QUANDO SI FORMA Durante la fase di quiescenza cellulare

Secondo una sequenza di montaggio programmata COME SI FORMA Secondo una sequenza di montaggio programmata

Ciliogenesi Ciliogenesi in tre fasi: 1) Fusione della vescicola ciliare col corpo basale 2) Crescita dell’ assonema 3) Fusione del complesso con la membrana plasmatica Crescita tramite continuo apporto di vescicole al corpo basale -Ishikawa H. Marshall WF. Ciliogenesis: building the cell’s antenna. 21

Suggeriscono la centralità del ciglio singolo CILIOPATIE Suggeriscono la centralità del ciglio singolo

Apparato respiratorio Apparato riproduttore CILIOPATIE Apparato respiratorio Tessuto muscolare Apparato riproduttore Rinite Sinusite Bronchite cronica -Diskinesia -Sindrome di Kartagener Immobilità spermatica CILIOPATIE da ciglio singolo Rene policistico Situs inversus -Tobin JL, Beales PL . The non motile ciliopathies. -Waters AM, Beales PL. Ciliopathies: an expanding disease spectrum.

Suggestion: Biomeccanica vs Espressione genica Riparazione tessutale Osteointegrazione Remodelling Risposta ai biomateriali

Suggestion:

Grazie per l’attenzione ! Università degli studi di Salerno Dipartimento di Medicina e Chirurgia Corso di Istologia ed Embriologia Tensegrity club: Grazie per l’attenzione !