Browsing by Author "Andò, Sebastiano"

Now showing 1 - 20 of 44

Action of the E2/ERβ/PTEN signaling in the metabolic reprogramming of TCam 2, human melanoma cell line
(2019-03-21) De Rose, Daniela; Andò, Sebastiano; Aquila, Saveria
I tumori maligni più abbondanti nella popolazione maschile di età compresa tra i 17 ed i 45 anni, sono i tumori delle cellule germinali (GCTs). Essi comprendono un gruppo eterogeneo di neoplasie in termini istologici, di marker d’espressione ed età di manifestazione. I tumori delle cellule germinali testicolari negli adolescenti e negli adulti (TGCTs) possono essere classificati in tumori seminomatosi (GCT di tipo II) e non seminomatosi. Nel nostro studio prenderemo in considerazione il GCT di tipo II, utilizzando come modello sperimentale la linea cellulare TCam2, ad oggi unica al mondo ampiamente caratterizzata e comprendente tutte le caratteristiche del seminoma umano, originata dalla lesione primaria di un seminoma testicolare sinistro di un paziente di 35 anni. La difficoltà di avere un modello cellulare valido per i tumori seminomatosi è il motivo principale che rende il tumore testicolare uno dei tumori meno studiati. La ricerca sul cancro testicolare continua ad investigare e studiare terapie volte ad indurre la morte nelle cellule tumorali. Recentemente, il metabolismo energetico è considerato un obiettivo innovativo nelle terapie antitumorali, in quanto le alterazioni metaboliche sono una caratteristica comune dei tessuti cancerosi. Il fenotipo metabolico maggiormente caratterizzante e per prima osservato nelle cellule cancerose è quello conosciuto come Effetto Warburg, che prevede la produzione di ATP attraverso la glicolisi invece che attraverso la fosforilazione ossidativa, anche in presenza di normali concentrazioni di ossigeno (Barger JF et al. 2010). Tuttavia, la riprogrammazione metabolica nei tumori si estende oltre l'Effetto Warburg. In effetti, la teoria classica sul metabolismo delle cellule tumorali (aumento dell'attività glicolitica e down-regolazione della fosforilazione ossidativa) è ancora oggetto di indagini in quanto numerosi studi hanno dimostrato che le cellule tumorali possono vivere in un ampio spettro di stati bioenergetici che variano dalla predominanza del fenotipo glicolitico, glicolitico parzialmente ossidativo, fino a quello prevalentemente fosforilativo (Smolková K et al. 2011). Gli estrogeni ed i loro recettori, sono in grado di modulare diversi aspetti del metabolismo cellulare come quello glucidico o lipidico, un’alterazione dei loro pathways trasduzionali è stata correlata infatti allo sviluppo di malattie metaboliche (Faulds Malin Hedengran, 2012). Nel nostro precedente studio abbiamo evidenziato un link tra ERβ/PTEN che attivato dall’estradiolo, induce la morte di tali cellule mediante autofagia e necroptosi (Guido C. et al. 2012). Poiché, morte cellulare e metabolismo energetico sono strettamente correlati, abbiamo ipotizzato che il link E2/ERβ/PTEN possa indurre una alterazione anche nella riprogrammazione metabolica nelle cellule di SE. Il ruolo di PTEN nella sopravvivenza e proliferazione cellulare è stato già riportato, inoltre PTEN è in grado di influenzare alcuni pathways metabolici come il metabolismo del glucosio (Madeline B, 2002), ed il metabolismo lipidico (Qiu W. 2008; Juan Liu, 2012; Ana Ortega-Molina and Manuel Serrano, 2013). Lo scopo di questo studio è quello di investigare un potenziale cross-talk funzionale tra E2, ERβ e PTEN nell’interferire sulla riprogrammazione metabolica delle cellule TCam2 di seminoma umano, così da ampliare le nostre conoscenze sul ruolo e sulla regolazione del gene PTEN oltre che sulla biologia di questo tipo di tumore. I nostri dati evidenziano un nuovo ruolo dell’ERβ come tumor suppressor, indicando che il meccanismo attraverso cui l’E2 induce la morte delle cellule TCam2 avviene anche attraverso l’alterazione della riprogrammazione metabolica in cooperazione con il gene PTEN. Ad oggi, il metabolismo di questa linea cellulare non è stato ancora investigato e pertanto il nostro lavoro contribuirà a migliorare le conoscenze su questo aspetto della biologia del seminoma umano. Concludendo, i nostri risultati supportano l’idea di una dipendenza estrogenica del tumore testicolare come già riportato in letteratura, indicando l’ERβ come possibile target terapeutico per il trattamento di questa condizione patologica.
Activated FXR inhibits leptin signaling and counteracts tumor-promoting activities of cancer-associated fibroblasts in breast malignancy
(2017-06-12) Vircillo, Valentina; Andò, Sebastiano; Catalano, Stefania
Cancer-associated fibroblasts (CAFs), the principal components of the tumor stroma, play a central role in cancer development and progression. As an important regulator of the crosstalk between breast cancer cells and CAFs, the cytokine leptin has been associated to breast carcinogenesis. The nuclear Farnesoid X Receptor-(FXR) seems to exert an oncosuppressive role in different tumors, including breast cancer. In this study, we demonstrated, for the first time, that the synthetic FXR agonist GW4064, inhibiting leptin signaling, affects the tumor-promoting activities of CAFs in breast malignancy. GW4064 inhibited growth, motility and invasiveness induced by leptin as well as by CAF-conditioned media in different breast cancer cell lines. These effects rely on the ability of activated FXR to increase the expression of the suppressor of the cytokine signaling 3 (SOCS3) leading to inhibition of leptin-activated signaling and downregulation of leptin-target genes. We further extend our data investigating whether FXR agonist may directly influence CAF phenotype. We demonstrated that FXR is expressed in different CAFs and treatment with GW 4064 is able to induce the transcription of key FXR target genes, including SHP (Small Heterodimer Partner) and BSEP (Bile Salt Export Pump). Interestingly, FXR activation is able to significantly reduce CAF motility, without influencing their proliferation capabilities. Accordingly, IPA (Ingenuity Pathway Analysis) on FXR-modulated genes highlighted cellular movement as the most significantly represented biologic process and evidenced a marked reduction in the activity of Rho signaling and Integrin proteins, with activation z-score of -1, -0,5 respectively. Moreover, our data showed a reduction in stress fibers formation in GW 4064 -treated CAFs. Activated FXR is able to reduce tumor promoting effects of CAFs on breast cancer cells, due to the ability of GW 4064 to reduce CAF secreted soluble factors, including IGF-1 (Insulin Growth Factor-1), FGF-9 (Fibroblast Growth Factor 9), TGF-3 (Transforming Growth Factor Beta 3) and others key mediators involved in the crosstalk tumor-stroma. Indeed, our data demonstrate how ER-breast cancer cell lines, MCF-7 and T47D, cocoltured with conditioned media derived from GW4064-treated CAFs, exhibit a significantly reduced anchorage-independent growth and migration. In vivo xenograft studies, using MCF-7 cells alone or co-injected with CAFs, showed that GW4064 administration markedly reduced tumor growth. Thus, FXR ligands might represent an emerging potential anti-cancer therapy able to block the tumor supportive role of activated fibroblasts within the breast microenvironment
Advanced functionalized materials for multipurpose applications
(Università della Calabria, 2021-03-21) Pantuso, Elvira; Andò, Sebastiano; Nicoletta, Fiore
Advanced mass spectrometric approaches for the determination of food quality and development of new methodologies for enrichment of nutraceuticals in functional foods
(2018-02-27) Bartella, Lucia; Andò, Sebastiano; Di Donna, Leonardo
The research works presented in this Ph.D. thesis are based on the nutraceuticals and functional foods research. The first part of the thesis deals with three main topics: 1. Structural characterization of new HMG-flavonoids in bergamot juice Two unknown 3-hydroxy-3-methylglutaryl flavanone glycosides were identified and characterized by the combination of liquid chromatography and tandem mass spectrometry experiments. 2. Preparation of extracts enriched in HMG-flavonoids A novel food-grade procedure to obtain HMG-flavonoids enriched extracts with an high purity grade was developed. The purification procedure was tested on different citrus fruits, i.e. bergamot, sour orange and chinotto. 3. Development of a new procedure for the enrichment of foodstuffs in hydroxytyrosol New functional foods are presented. They were obtained by the enrichment of foodstuffs generally used in daily diet, i.e. flour, whole wheat flour and sugar, with the nutraceutical compound hydroxytyrosol. The second part concerns the development of advanced mass spectrometric analytical procedure for quality assessment of foods, through the quantification of nutraceutical compounds and the determination of target quality molecules. The works presented in this field are the following: 1. Determination of Hydroxytyrosol and Tyrosol derivatives compounds in Extra Virgin olive oil by Microwave Hydrolysis and LC-MS/MS analysis A novel method to determine the absolute amount of hydroxytyrosol and tyrosol derivatives in EVOO samples was developed. The procedure consists in a simple and fast microwave assisted acidic hydrolysis reaction, combined with the use of liquid chromatography- tandem mass spectrometry analysis. 2. Absolute Evaluation of Hydroxytyrosol in Extra Virgin Olive Oil by Paper Sray Tandem Mass Spectrometry A novel and fast methodology for the evaluation of the absolute amount of Hydroxytyrosol in extra virgin olive oil was set up. The method is based on the exploitation of paper spray ionization (PS) tandem mass spectrometry (MS/MS). 3. Discriminant Analysis of Vegetables Oils by Paper Spray Mass Spectrometry and Statistical Approach An innovative approach for the characterization of triacylglycerols profile of different vegetable oils was developed. The method employs the paper spray ionization technique that in combination with chemometric analysis has allowed to discriminate the extra virgin olive oil from the others vegetable oils commonly used as adulterants. 4. Quantitative Evaluation of Caffeine in beverages and drugs by Paper spray tandem Mass Spectrometry A simple and fast method for the quantification of caffeine in beverages and drugs is presented. Also this analytical procedure is based on the use of paper spray tandem mass spectrometry.
Advanced materials for pharmaceutical and biomedical purposes
(2018-02-27) Mellace, Silvia; Andò, Sebastiano; Cassano, Roberta
L'innovazione nella chimica dei materiali e nella nanotecnologia hanno sinergicamente contribuito all'avanzamento e allo sviluppo dei Drug Delivery Systems (DDS) creando devices in grado di proteggere farmaci e sostanze biologicamente attive, aumentarne l'assorbimento, modificarne e migliorarne la penetrazione intracellulare e la distribuzione. Il presente lavoro ha avuto come obiettivo la progettazione, la preparazione e la caratterizzazione di materiali che potrebbero contribuire a trasformare e ottimizzare le performances di vari agenti terapeutici. In sintesi, sono stati preparati diversi dispositivi medici e DDS, utilizzando perlopiù polimeri, poiché esiste un grande potenziale nella combinazione di molecole bioattive con i polimeri, per affrontare sfide in campo farmaceutico e biomedico. Nella progettazione di questi nuovi materiali che sono biocompatibili e biologicamente attivi l’attenzione è stata anche focalizzata sull'applicazione di metodi in vitro e in silico per una previsione efficace ed efficiente dell’attività in vivo. In conclusione, la sintesi di nuovi materiali, l'adozione di polimeri naturali come carriers e una migliore comprensione del rapporto struttura-funzione hanno permesso lo sviluppo di DDS e devices con incoraggianti risultati sperimentali che suggeriscono un possibile utilizzo per una futura sperimentazione in ambito clinico
Application of computational methodologies toward the identification of novel therapeutics and photodegradation studies for the design of light-stable formulations
(Università della Calabria, 2021-06-10) Occhiuzzi, Maria Antonietta; Andò, Sebastiano; Grande, Fedora; Iole, Giuseppina
Benefits of advanced techniques and data processing for the analysis of complex biological and food matrices
(2019-03-03) Spatari, Claudia; Andò, Sebastiano; Ragno, Gaetano
Durante i tre anni di dottorato in Medicina Traslazionale, il mio lavoro di ricerca si è concentrato sull'applicazione di tecniche analitiche avanzate e sull'elaborazione dei dati per lo studio di matrici complesse biologiche e alimentari. Recenti studi hanno dimostrato che in circa il 10% dei campioni di latte materno acquistato online è presente DNA bovino che dimostra adulterazione intenzionale. I rischi associati al consumo da parte del neonato di latte umano adulterato con contaminanti animali o altro sono molti e gravi, tra cui carenza di ferro, disidratazione, aumento del potenziale di carico di soluto renale (PRSL) e reazioni allergiche, motivo per il quale risulta fondamentale la ricerca di eventuali adulteranti nel latte materno. L'applicazione di tecniche chemiometriche sullo spettro IR del latte materno si è dimostrata molto efficace nel tracciare anche minime variazioni nella composizione e nelle caratteristiche del latte umano, essendo in grado di sfruttare le informazioni non specifiche memorizzate nello spettro IR. In questo caso, l'elaborazione delle impronte digitali spettrali ATR-FTIR mediante regressione PCA e PLS, è stata in grado di rilevare l'aggiunta fraudolenta di acqua o latte di mucca. In particolare, la tecnica PLS-DA è risultata essenziale per riconoscere il latte materno puro dal latte adulterato. Un'ulteriore definizione di quattro modelli PLS1 ha consentito inoltre la determinazione della quantità di adulteranti specifici aggiunti. La ricerca sulle matrici alimentari è stata estesa a una serie di oli commestibili al fine di verificare la loro fotostabilità. Tecniche di irradiazione forzata, in combinazione con analisi spettroscopica UV-vis, FTIR-ATR e cromatografica HPLC-DAD, hanno mostrato cambiamenti quantitativi e qualitativi dei principali acidi grassi. La ricerca si è concentrata in seguito sull'olio di lino, data la sua grande importanza come alimento funzionale. Anche in questo caso, la spettroscopia UV e l'HPLC hanno rivelato cambiamenti significativi nella concentrazione di acidi grassi, ridotti al 35% dopo 48 ore di esposizione alla luce. La quantità di lignani, altri importanti componenti nutraceutici, ha invece mostrato una significativa stabilità. La fotoprotezione dell’olio di lino è stata in seguito dimostrata dall’uso di contenitori di vetro ambrato associato all’aggiunta di ascorbil palmitato quale agente antiossidante. I risultati ottenuti sono importanti per aumentare la durata di conservazione dell'olio di semi di lino o di altri oli commestibili, mediante l'adozione di formulazioni appropriate e accurata protezione fisica. Il monitoraggio dei farmaci nei fluidi biologici ha rappresentato un altro argomento importante del mio lavoro di tesi. Particolare attenzione è stata rivolta allo sviluppo di un metodo analitico per il monitoraggio della quantità dell’anestetico bupivacaina nel sangue del cordone ombelicale. La determinazione del farmaco è stata definita mediante un metodo di estrazione SPE seguito da analisi HPLC e GC-MS. Questo studio sta procedendo con l'analisi di un gran numero di campioni reali, al fine di valutare la sicurezza degli anestetici somministrati durante il parto naturale e nel contempo ottimizzare il protocollo terapeutico attualmente utilizzato in partoanalgesia. Un'esperienza fondamentale durante il dottorato è rappresentata dal periodo trascorso presso un laboratorio di ricerca dell'Università di Utrecht in Olanda. Qui ho avuto l'opportunità di studiare per un semestre (dal 26 settembre 2016 al 27 Marzo2017) presso il laboratorio di ricerca guidato dal prof. Rolf Sparidans. In tale occasione ho approfondito le mie conoscenze sull'uso della cromatografia LC-MS/MS applicata allo studio della farmacocinetica di nuovi farmaci antitumorali. In particolare ho partecipato allo studio di un saggio bioanalitico del farmaco lorlatinib, un inibitore ALK di terza generazione. La preparazione del campione e l'ottimizzazione delle condizioni cromatografiche sono state le fasi più impegnative del lavoro essendo stato il primo test sviluppato e validato per questo prodotto. Una procedura LC-MS / MS è stata ottimizzata e validata sul sangue di topi al fine di stabilirne le proprietà farmacocinetiche Ancora presso il gruppo di ricerca dell’Unical, parte dell’attività di ricerca è stata svolta su matrici farmaceutiche. In particolare si è studiata la stabilità in soluzione acquosa e alla luce di una 1,4-diidropiridina (siglata M3) di nuova sintesi, data la nota scarsa solubilità e fotolabilità di questa classe di farmaci. Una serie di tensioattivi, tra questi i tween, è stata testata per promuovere la solubilità in acqua, ottenendo risultati incoraggianti con l'uso del tensioattivo non ionico Tween20. Successivamente, la fotostabilità del complesso M3-Tween20 è stata studiata vagliando la capacità fotoprotettiva del materiale di diversi contenitori: quarzo, PET blu, PET ambrato, vetro scuro rivestito. La migliore fotoprotezione è stata garantita dal PET ambrato e dal contenitore in vetro scuro. I risultati ottenuti dimostrano che l'uso combinato di tensioattivi e contenitori specifici rappresenta una strategia interessante da applicare ai farmaci fotolabili e a carattere prevalentemente lipofilo
Charatterization of store-operated calcium entry in the neuroimmune response evoked by ischemic preconditioning in mice subjected to middle cerebral artery occlusion
(Università della Calabria, 2021-06-10) Frisina, Marialaura; Andò, Sebastiano; Amantea, Diana
Cerebral ischemia is one of the leading causes of death and long-term disability worldwide. Currently approved therapies for ischemic stroke are limited to reperfusion through mechanical recanalization and/or pharmacological thrombolysis; however, only a small percentage of eligible patients may benefit from this treatment due to its contraindications and, furthermore, it does not provide neuroprotective effects. In this context, several studies have highlighted the potential of inducing ischemic tolerance by stimulating endogenous neuroprotection. To this aim, brain ischemic preconditioning (PC), namely a sublethal ischemic event able to increase the resistance of the brain against a subsequent, more intense ischemic insult, has been considered as a useful experimental paradigm to investigate the mechanisms implicated in brain tolerance. A deep comprehension of endogenous neuroprotection elicited by ischemic PC represents a promising approach to identify novel targets that can be translated into stroke therapy. One of the main factors involved in the progression of neuronal damage during cerebral ischemia is the alteration of cellular Ca2+ homeostasis. Indeed, cytosolic Ca2+ overload due to increased membrane permeability or to its leak from intracellular organelles could result in neuronal demise. Detrimental effects involve the activation of a series of Ca2+-dependent enzymes that degrade cellular components or activate death pathways, and the formation of cytotoxic products that cause irreversible mitochondrial damage and cellular demise. The main objective of the present research work was to investigate the involvement of store-operated calcium entry (SOCE) in brain ischemia and ischemic preconditioning in mice subjected to focal cerebral ischemia. Following an ischemic insult and depletion of Ca2+ stores, the endoplasmic reticulum Ca2+ sensor stromal interaction molecule (STIM)1 interacts with the Ca2+ selective plasmamembrane channel Orai1, to promote SOCE, that may protect neurons by re-establishing Ca2+ homeostasis or could also be the source of excessive Ca2+ influx, thus causing nonexcitotoxic neuronal death. This Ca2+ influx is regulated by SOCE-associated regulatory factor (SARAF) that associates with STIM1 and promotes a slow Ca2+- dependent inactivation of SOCE, or directly interacts with Orai1 to promote SOCE activation in the absence of STIM1. Furthermore, SOCE represents the main source of Ca2+ in immune cells, regulating several of their critical functions. Besides the pivotal role played by immune mediators in the evolution of cerebral ischemic damage, it has been demonstrated that the innate immune system is also an essential component of the delayed ischemic tolerance elicited in the brain by ischemic PC. Therefore, we investigated whether central and peripheral innate immune responses contribute to PC-induced ischemic tolerance and if modulation of different SOCE components occurs in ischemic damage (1h middle cerebral artery occlusion, MCAo, followed by 24h of reperfusion) and/or in neuroprotection conferred by ischemic PC (15 min MCAo, 72h before) in C57BL/6J adult male mice. Ischemic PC significantly reduced histological damage and neurological deficits produced in mice by a more severe ischemia of 1h. Western blot analysis revealed that Orai1 expression is not affected by the ischemic insult preceded or not by the PC stimulus in the frontoparietal ischemic cortex. However, Orai1 expression was detected in neurons, but also in Ly6B.2+ myeloid cells infiltrating the ischemic hemisphere. By contrast, STIM1 and SARAF expression, mainly found in NeuN+ neurons, was significantly reduced in the ischemic cortex. Interestingly, ischemic PC prevented SARAF downregulation in the ischemic cortex, thus suggesting that this regulatory factor may play a crucial role in SOCE-mediated tolerance. To assess the immunomodulatory effects of ischemic PC, we performed ELISA assay to demonstrate that cerebral damage was associated with increased protein levels of the proinflammatory cytokine IL-1β in the ischemic cortex, while this effect was prevented by the PC stimulus. Regarding alternatively-activated phenotypes, western blot analysis revealed a significant elevation of the expression of Ym1, marker of M2-polarized microglia/macrophages, in the ischemic cortex as compared to contralateral tissue. Interestingly, ischemic PC further increased Ym1 expression in the ipsilateral cortex as compared to MCAo group. Immunohistochemical analysis revealed that the majority of Ym1+ cells are mainly amoeboid CD11b+ myeloid cells, very likely monocytes/macrophages infiltrating from blood vessels. Thus, elevated brain infiltration of these phenotypes is very likely involved in the protective effects of ischemic PC. The involvement of the peripheral immune response was confirmed by the evidence that the 70% increase in spleen weight observed after 1h MCAo was abolished in mice pre-exposed to PC. Accordingly, flow cytometry analysis revealed that PC significantly attenuates elevation of neutrophil counts (Ly-6G+ events) induced by 1h MCAo in blood. Since the Ca2+-selective plasmamembrane channel Orai1 is crucial in the recruitment of immune cells during inflammation, we have analysed its expression in the whole population of circulating leukocytes and in neutrophils, demonstrating that the number of Orai1+ cells, mainly corresponding to Ly-6G+ neutrophils, was significantly enhanced in the blood after the ischemic insult, as compared to sham, regardless of whether mice received or not ischemic PC. In conclusion, this research project reaffirms that cerebral ischemic tolerance induced by PC involves both central and peripheral modulation of the innate immune system, further underscoring the relevance of exploiting immunomodulatory approaches for the development of effective stroke therapies and originally demonstrates that preventing SARAF downregulation could represent an important neuroprotective mechanism aimed at preserving SOCE functions, making SARAF a valuable target to protect neurons from the ischemic damage.
Chemical modifications of polyphenols for the development of new molecules foods for the treatment of metabolic disorders
(Università della Calabria, 2020-07-01) Carullo, Gabriele; Andò, Sebastiano; Aiello, Francesca
Metabolic disorders represent the principal cause of death in the industrialized world, affecting several people, because of their incorrect lifestyle. Among them, Type 2 Diabetes Mellitus and related comorbidities, such diabetic wounds, and hypertension represent the most studied examples of metabolism-associated diseases. In this context, the role of food-derived products and hybrid molecules has been investigated in this thesis. Two different braches have been investigated: one regarding food chemistry and one regarding medicinal chemistry. In food chemistry section, wine-making byproducts were used as starting point for the development of food ingredients able to modulate vascular tone in rat aortic rings. In particular, autochthonous (Calabria, southern Italy) white grape pomaces of Mantonico and Pecorello and red grape pomaces of Magliocco dolce (also known as Arvino) have been used. The pomaces were extracted in order to obtain samples, that were chemically-characterized and assayed in rat aorta rings. The results obtained and published demonstrated how these extracts were able to modulate vascular tone by a combination of antioxidant and nitric oxide-mediated effects; in the case of white pomaces, these effects were also assayed when the extract was embedded in a pectin matrix. In line with this, also a functional kefir was produced in order to evaluate its efficacy as anti-inflammatory agent for gastric epithelium, showing how the addition of the Sangiovese pomace extract was able to improve the activity of kefir. In medicinal chemistry section, the role of polyphenols, present in food products, was evaluated in order to drive their activity versus specific molecular pathways. In this field, we used quercetin, in combination with oleic acid, developing GPR40/FFA1 agonists that demonstrated to be useful insulin secretagogue agents. In particular, one derivative was also assayed in wound healing models, demonstrating the role of the receptor also in this proliferation process. In line with this, the GPR120/FFA4 demonstrated interesting pharmacological activities. Their agonists were able to modulate incretin secretion, with interesting anti-diabetic effect. Nevertheless, little structural determinants are present in literature. In this context, in my Spanish experience at University of Seville, I isolated (S)- pinocembrin from honey, and decided to create molecular hybrids, according to a homology model published. The hybrids obtained demonstrated a useful GPR120 agonist activity, promoting wound healing in HaCaT cell line. Furthermore, quercetin and morin were used as template for the development of new KCa1.1 and Cav1.2 channel modulators, with the aim of obtaining new suitable anti-hypertensive candidates. The results obtained showed how quercetin derivatives maintain their activity versus KCa1.1 channel, while morin derivatives demonstrated to activate KCa1.1 channel, behavior not registered in the case of parent compound. These results are now under review for publication.
A computational mechanistic study of potentially evolving platinum based anticancer drugs
(Università della Calabria, 2021) Dabbish, Eslam; Andò, Sebastiano; Sicilia, Emilia
Metals are known to play a fundamental physiological role inside human body affecting many of the biological functions. Analogously, metal based drugs can also have a similar impact. Cisplatin, a simple platinum complex, is well known to be a cytotoxic agent and the first approved and most widely used metal based drug for fighting cancer. Currently, used platinum containing anticancer agents namely cisplatin, carboplatin and oxaliplatin suffer from serious toxic side effects as well as acquired and inherent drug resistance against many types of cancer. Consequently, new platinum anticancer drug families evolved to overcome the current limitations of traditional platinum drugs. Monofunctional platinum complexes, Pt(IV) complexes, platinum complexes targeting mitochondria, platinum idodio derivatives and photoactivated platinum compounds are examples of some of such newly developed platinum based cytotoxic families. Computational chemistry has strongly grown over the past years with both the increase in computers capabilities and the development of new theories and efficient algorithms that can allow to handle bigger models in a reasonable time. Molecular modelling can give a wealth of information about the studied systems in terms of energies, electronic properties, geometries, conformations, structure/activity relationships, reaction mechanisms and many others. By using quantum mechanical methods like Density Functional Theory (DFT) and its time-dependant formulation TD-DFT and molecular dynamics (MD) computational tools, the mechanism of action of some selected examples of non-traditional platinum anticancer drug families have been studied in this thesis. Phenanthriplatin is the most effective member of a new class of platinum anticancer agents (7-40 times more active than cisplatin) known as monofunctional platinum anticancer drugs. In addition, it has started its clinical trials phase. Our computational mechanistic study of phenanthriplatin highlighted the importance of the role played by its unique chemical structure in the drug activation, interaction with DNA and transcription blockage. Targeting of mitochondrial DNA by means of platinum drugs can lead to mitochondrial dysfunction in cancer cells that causes tumour cells growth inhibition and apoptosis. We have undertaken a comparative study between three different isomers of a recently prepared triphenyl phosphonium modified monofunctional platinum complexes for their mechanism of action. Pt(IV) complexes are prodrugs that are reduced inside the body by means of abundant biological reducing agents like ascorbic acid to release the equivalent cytotoxic Pt(II) complexes. This reduction step is considered to be the limiting step for the activity of such class of drugs. In a series of studies, we have carried out a detailed mechanistic study to understand the relation between the nature of Pt(IV) complexes axial and equatorial ligands and the extent and mechanism of reduction by means of ascorbic acid at physiological pH. We highlighted the particular importance and impact of the nature of axial ligands on the reduction process. Photoactivated chemotherapy (PACT) technique allows the localized activation of drugs by means of specific wavelength light. A recently synthesized complex named platicur is a cis-diammineplatinum(II) complex of curcumin in which the Pt(II) centre is bound to a curcumin molecule as the leaving ligand. Upon light irradiation curcumin molecule is released together with the doubly aquated Pt(II) complex that can exert the required cytotoxic effect. In our study, we have provided a deep insight in the photoactivated excited states and their role in the photocleavage mechanism with the release of curcumin.
Computational study of new drugs for photodynamic therapy
(2017-05-05) Pirillo, Jenny; Andò, Sebastiano; Russo, Nino; Mazzone, Gloria
Photodynamic'therapy'(PDT)'is'a'non:invasive'therapeutic'technique' for' the' treatment' of' different' kind' of' tumours' through' the' production' of' reactive'oxygen'species'(ROS)'that'act'as'cytotoxic'agents.'''' PDT'works' through' the' associated' events' of' three' key' components:' photosensitizer' (PS),' visible' or' near:infrared' region' light,' and' molecular' oxygen'in'tissues.'In'general,'after'the'injection'of'a'PS'agent'and'subsequent' accumulation' in' the' target' tissues,' the'agent' is'activated'by' a' radiation'with' appropriate' wavelength' to' give' a' photosensitization' of' the' endogenous' oxygen'(photoreaction'of'type'II)'or'the'production'of'free'radicals'from'the' surrounding'molecules' (photoreaction' of' type' I).' In' both' cases,' a' cytotoxic' species'is'generated,'and'destruction'of'the'cancer'cells'occurs.' Success'in'PDT'relies'on'the'advantage'that'a'non:invasive'technique can'selectively'annihilate'altered'cells'without'undesirable'side'effects.'Recent' research' in'PDT'has' been' focused' on' the'development' of'more' specific' and' powerful'PSs.' In' this' thesis,' the' photophysical' properties' of' different' kinds' of' PSs,' found' to'be'good'candidates' for'PDT,'have'been' investigated.'The'PSs'under' study'differ'in'the'chemical'nature'and'in'the'photosensitization'mechanism:' i)' PSs' based' on' the' nucleobases' analogue' of' DNA' can' be' used' as' UVA' chemotherapeutic'agents,'due'to'their'absorption'in'the'range'300−400'nm;' ii)'PSs'based'on'the'Ru(II)'polypyridine'complex,'which'are'designed'to'give'a' long:lying'excited'state,'can'act'as'PSs'through'both'type'I'and'II'reactions;'iii)' PSs' based' on' aza:BODIPY' core' should' be' of' interest' for' type' II'mechanism.' Other' BODIPY' derivatives,' linked' to' an' antioxidant' molecule' (e.g.' α: tocopherol)' have' been' suggested' to' obtain' a' chemicontrolled' 1O2' photosensitization.' Density' functional' theory' (DFT)' and' time:dependent' DFT' (TD:DFT)' have' been'employed'in'all'the'computations.''
Design, synthesis and characterization of biologically active heterocyclic organic compounds
(2018-04-13) Algieri, Vincenzo; Andò, Sebastiano; De Nino, Antonio
Development and optimization of analytical protocols based on microextraction techniques for clinical screening and environmental control
(2019-03-21) Elliani, Rosangela; Andò, Sebastiano; Tagarelli, Antonio
The development of analytical protocols for the determination of analytes at trace levels in complex matrices (e.g. biological fluids or contaminated water) is a crucial point for the environmental assessment and monitoring as well as for scientific research in the field of disease biomarkers. An essential part of analytical method development is represented by sample preparation due to its significant impact on most of the subsequent steps and the data quality. In recent years, the application of pro-ecological, automated, solvent-free sample preparation approaches or techniques employing a minimal amount of solvents or safe and non-toxic extractants has become one of the most popular research topics in analytical chemistry. In this context, microextraction techniques represent a suitable choice for the extraction of analytes from complex matrices because these techniques use less organic solvent and allow to perform in a single step extraction and concentration of analytes. Moreover, the use of microextraction techniques for sample preparation reduces the number of errors that commonly result from multi-stage procedures, and limits the negative impact on the environment and the health of analytical chemists performing laboratory work. The goal of this Ph.D project was the development and optimization of analytical methods based on the use of microextraction techniques for the assay of disease biomarkers and environmental contaminants in biological fluids and environmental matrices. The microextraction techniques employed in this thesis were solid phase microextraction (SPME) and microextraction by packed sorbent (MEPS). SPME was used to evaluate the applicability of a new fiber (PDMS/DVB/PDMS) as analytical sampling tool for investigation in raw human urine. The PDMS/DVB/PDMS fiber was exploited to develop a DI-SPME-GC-MS method for the assay of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) with 2-6 aromatic rings in untreated human urine samples. Moreover, in the light of the increasing demand of faster and easier protocols allowing the assessment of disease biomarkers, SPME was applied to develop a reliable and rapid GC-MS approach for the determination of polyamines in human urine. Indeed, polyamines are widely recognized as among the most important cancer biomarkers for early diagnosis and treatment. SPME was also applied for the extraction of nine phthalates monoesters in urine samples. These compounds are important metabolites of phthalates and their assay can reliably rank exposures to phthalates over a period. MEPS was used to extract organophosphate ester flame retardant in aqueous matrices and, again, monoesters phthalates in urine. In both methods, in order to improve method sensitivity, programmed temperature vaporization (PTV) was chosen as gas chromatographic injection technique. For polyamines and phthalates monoesters, a prior derivatization step with suitable reagents was carried out before gas chromatographic analysis so as to improve chromatographic elution and resolution by decreasing volatility and polarity of analytes. Derivatization reaction was performed directly in aqueous samples using alkyl chloroformates. The combined use of alkyl chloroformate as derivatizing reagent and SPME for analyte extraction was chosen to develop a simple protocol involving minimal sample handling and no consumption of toxic organic solvents. The variables affecting the different steps of the proposed protocols were optimized by the multivariate approach of experimental design which has allowed for the simultaneous investigation of the different factors in the entire experimental domain and the possible synergic effects between variables. In this thesis, experimental design was used to optimize the parameters influencing SPME extraction, MEPS extraction, PTV process and derivatization reaction. Gas chromatographic analyses were carried out using a GC-QqQ-MS instrument in selected reaction monitoring (SRM) acquisition which has allowed to obtain reconstructed chromatograms with well-defined chromatographic peaks and to achieve high specificity through the selection of appropriate precursor-product ion couples, improving the capability in analyte identification. Finally, during the period as visiting Ph.D student at University Duisburg-Essen, Faculty of Chemistry, Instrumental Analytical Chemistry, the object of research activity, coordinated by Professor Torsten C. Schmidt, concerned the extraction of fatty acid methyl esters (FAMEs) in wastewater by solid phase microextraction arrow (SPME arrow).
Eco-friendly extraction of bioactive compounds from olive (drupes and leaves), Stevia and Schizochytrium sp.
(2017-04-13) Santoro, Ilaria; Andò, Sebastiano; Sindona, Giovanni; Nardi, Monica
The use of nutraceutical compounds, as well as their extraction from natural sources, is now the subject of studies in various sectors. The research groups working in this field focus their attention on the optimization of extraction methods that combine the economic aspect with the ecological one. High-value active principles can be recovered from wastes of agri-food farms or industries. The purpose of this work was the evaluation of green extracting techniques and characterization of different bio-active compounds recovered from different matrices. The main goals were:  The development of an easy analytical approach for the identification and assay of Stevia sweeteners in commercially available soft drink based on liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry;  Extraction and characterization of active compounds from Olive (drupes and leaves) wastewaters, monitored by Liquid Chromatography (LC)-Electro Spray Ionization (ESI)-tandem mass spectrometry (MS/MS)  Extraction and characterization of lipids from alghe Schizochytrium sp. and identification of new adducts of fatty acids, monitored by Gas Chromatography/Liquid Chromatography (LC)-Electro Spray Ionization (ESI)-tandem mass spectrometry (MS/MS)
Estratti naturali ad azione polivalente sui pathway di alterazioni metaboliche
(2018-02-27) Casacchia, Teresa; Andò, Sebastiano; Statti, Giancarlo
Estrogen receptor alpha interferes with LKBl/AMPK/mTOR signaling activation in adiponectin-treated breast cancer cells
(2018-02-27) Naimo, Giuseppina Daniela; Andò, Sebastiano; Panno, Maria Luisa; Mauro, Loredana
Breast cancer is the most common type of tumor and the leading cause of cancer-related deaths in women, worldwide. The cause of breast cancer is multifactorial and includes hormonal, genetic and environmental cues. Obesity is now an accepted risk factor for breast cancer in postmenopausal women, particularly for the hormone-dependent subtype of mammary tumor. Obesity has regarded as a multifactorial disorder characterized by an increased number and size of adipocytes. Adipose tissue is an active metabolic and endocrine organ that secretes many adipocytokines, which act as key mediators in several obesity-associated diseases. Among these, adiponectin represents the most abundant adipose tissue-excreted protein, which exhibits insulin sensitizing, antiinflammatory, and antiatherogenic properties Adiponectin has been proposed as having a key role in the pathogenesis of cardiovascular disease and type 2 diabetes along with obesity-associated malignancies, such as breast cancer. An inverse correlation is reported between obesity and adiponectin, for which low levels of adiponectin represent a risk factor for breast cancer. The role of adiponectin on breast tumorigenesis seems to be dependent on cell phenotypes. Indeed, several in vitro and in vivo studies demonstrated that low adiponectin levels repressed growth in ER-negative breast cancer cells whereas increased proliferation in ER- positive cells. Adiponectin interacts with specific receptors and exerts its effects, including regulation of cell survival, apoptosis and metastasis, via a plethora of signaling pathways. The key molecule of adiponectin action is AMP-activated protein kinase (AMPK), which is mainly activated by liver kinase B1 (LKB1). On the basis of this observations, the aim of the present study was to investigate the effect of adiponectin on LKB1/AMPK signaling in ER-negative (MDA-MB-231) and positive (MCF-7) breast cancer cells. In MCF-7 cells, upon low adiponectin levels, ER impaired LKB1/AMPK interaction by recruiting LKB1 as coactivator at nuclear level, sustaining breast tumor growth. In this condition, AMPK signaling was not working, letting fatty acid synthesis still active. In contrast, in MDA-MB-231 cells the phosphorylated status of AMPK and ACC appeared enhanced, with consequent inhibition of both lipogenesis and cell growth. Thus, in the presence of adiponectin, ERα signaling switched energy balance of breast cancer cells towards a lipogenic phenotype. The same results on tumor growth were reproduced in a xenograft model. These results emphasize how adiponectin action in obese patients is tightly dependent on ERα, addressing that adiponectin may work as growth factor in ERα- positive breast cancer cells.
Estrogen Receptor beta, through Sp1, recruits a corepressor complex to the Estrogen Receptor alpha gene promoter in breast cancer cells
(2012) Zito, Domenico; Sisci, Diego; Andò, Sebastiano
Human Estrogen receptors alpha (α) and beta (β) are essential components of a complex signal transduction pathway that regulates mammary growth and development. Several studies have reported that normal breast tissues display a relative higher expression of ERβ than ERα, which drastically changes during breast tumorogenesis. Thus, it is reasonable to suggest that a dysregulation of the two estrogen receptor subtypes may induce breast cancer development. However, the molecular mechanisms involved in the potential opposing roles played by the two estrogen receptors on tumor cell growth still needs to be elucidated. In the present study, we have demonstrated that ERβ overexpression in breast cancer cells decreases cell proliferation and down-regulates ERα mRNA and protein content, with a concomitant repression of estrogen-regulated genes. Transient transfection experiments, using a vector containing the human ERα promoter region, showed that elevated levels of ERβ down-regulated basal ERα promoter activity. Furthermore, site-directed mutagenesis and deletion analysis revealed that the proximal GC-rich motifs at −223 and -214 are critical for the ERβ-induced ERα down-regulation in breast cancer cells. This occurred through ERβ-Sp1 proteinprotein interactions within the ERα promoter region and the recruitment of a corepressor complex containing the nuclear receptor corepressor NCoR, accompanied by hypoacetylation of histone H4 and displacement of RNA polymerase II. Silencing of NCoR gene expression by RNA interference reversed the down-regulatory effects of ERβ on ER α gene expression and cell proliferation Collectively, these results suggest a novel mechanism by which overexpression of ERβ, through NCoR, is able to down regulate ERα expression, thus repressing ERα’s main role on breast cancer cell growth
Evidence that ANG II/AGTR1 signaling stimulates aromatase activity, enhances local estrogen production involved in Glioblastoma cell growth and progression
(Università della Calabria, 2021-04-01) Russo, umberto; Andò, Sebastiano; De Amicis, Francesca
FoxO3a reactivation restores the sensitivity to the antiestrogen treatment in tamoxifen resistant breast cancer
(2017-06-12) Donà, Ada Alice; Andò, Sebastiano; Sisci, Diego
Resistance to endocrine treatments is a major clinical challenge in the management of estrogen receptor alpha positive (ER+) breast cancers (BC). Although multiple mechanisms leading to endocrine resistance have been proposed, the poor outcome of this subgroup of BC patients demands additional studies. Here we show that the expression of FoxO3a transcription factor is strongly reduced in ER+ BC MCF-7 cells (wtMCF-7) that developed resistance to Tamoxifen (TamR). On the other hand, FoxO3a silencing (siF3a) was able to counteract Tam induced growth inhibition in wtMCF-7, demonstrating that FoxO3a is a mediator of cell response to Tam. To analyze the role of FoxO3a in the acquisition of a Tam resistant phenotype, TamR clones bearing an active FoxO3a (F3aAAA), whose expression can be induced by Doxycycline (Dox) were developed. FoxO3a re-activation was able to re-establish the sensitivity of TamR cells to the antiestrogen, inhibiting proliferation and cell cycle progression, as well as restoring Tam dependent apoptotic response. For a closer look at the molecular mechanisms involved, an unbiased proteomics analysis on F3aAAA-inducible TamR cells was conducted, unveiling novel interesting and potential mediators of the anti-proliferative and pro-apoptotic activity of FoxO3a, all worthy of future investigations. Kaplan-Meier (K-M) survival curves confirmed the relevance of FoxO3a also in a clinical setting, since high levels of the transcription factor strongly correlate to a positive response to tamoxifen therapy. Finally, to assess if FoxO3a reactivation is able to restore the sensitivity to Tam also in vivo, the widely used anti-epileptic drug (AED) Lamotrigine (LTG; Lamictal), which is able to induce FoxO3a expression in TamR cells leading to growth inhibition, was also tested on TamR deriving xenografts tumors, where it showed the same effects observed in vitro. Altogether, our data indicate that FoxO3a could not only be considered a good prognostic factor in ER+ BC, predicting a positive response to endocrine therapy, but also a key target to be exploited in combination therapy. In this context, LTG might represent a valid candidate to be used as an adjuvant to Tam therapy in patients at risk.
Genomics based discovery and anticancer activity assessment of new thioviridamide-like molecules produced by actinobacteria
(2019-03-21) Frattaruolo, Luca; Andò, Sebastiano; Cappello, Anna Rita
Fin dalla scoperta della penicillina da parte di Alexander Fleming nel 1928, i prodotti naturali microbici hanno rappresentato una risorsa essenziale per lo sviluppo di nuovi agenti farmacologici. All’interno dell’immenso panorama di microorganismi che popolano gli ecosistemi terrestri e marini, i batteri appartenenti al phylum Actinobacteria rappresentano la principale fonte di molecole naturali bioattive. Il metabolismo secondario di questi mircroorganismi, infatti, è complesso e molto variabile, ed è responsabile della produzione di molecole molto diverse dal punto di vista chimico, biosintetico e dell’attività biologica. Una classe di metaboliti secondari relativamente recente ma in rapida espansione, è rappresentata dai peptidi sintetizzati a livello ribosomiale e modificati a livello post-traduzionale (RiPPs). Questi prodotti naturali peptidici sono dotati di diverse attività biologiche e un enorme potenziale farmacologico, con uno spettro di attività che include, tra le tante, quella antibatterica, antitumorale, ipolipidemizzante e immunomodulatrice. L’evidenza del potenziale biologico di queste molecole ha, pertanto, spinto l’interesse della ricerca biotecnologica e farmaceutica a concentrarsi su questa classe di metaboliti secondari. L’attenzione è rivolta, in particolare, all’identificazione di nuovi ceppi batterici produttori di RiPPs bioattivi e alla caratterizzazione dei pathway biosintetici, allo scopo di comprendere meglio gli aspetti biochimici alla base della loro biosintesi. In questo scenario si colloca la thioviridamide, RiPP biosintetizzato da Streptomyces olivoviridis NA005001 e caratterizzato da una potente attività antiproliferativa e pro-apoptotica nei confronti di diverse linee cellulari tumorali. Questo composto peptidico, unico nel suo genere, presenta un gruppo 2-idrossi-2-metil-4-oxopentanoile all’estremità N-terminale, un residuo di β-idrossi-N1,N3-dimetilistidinio (hdmHis), un residuo di S-(2-aminovinil)-cisteina (AviCys) che fa parte di un macro-ciclo e cinque gruppi tioammidici che sostituiscono i gruppi ammidici nello scheletro peptidico. Recentemente, il cluster genico responsabile della biosintesi della thioviridamide è stato identificato, dimostrando l'origine ribosomiale di questa molecola, ma i processi biosintetici alla base della sua produzione non sono ancora completamente noti. La promettente attività antitumorale della thioviridamide, così come la sua peculiare struttura chimica e l'interessante pathway biosintetico, rendono questo composto estremamente interessante agli occhi della ricerca. La prima parte di questo lavoro di tesi ha avuto l’obbiettivo di identificare, mediante un approccio genomico, nuovi prodotti naturali, analoghi della thioviridamide, biosintetizzati da Actinobacteria, e di effettuarne la caratterizzazione chimico-funzionale, allo scopo di valutarne il potenziale antitumorale. Studi bioinformatici, basati sull’utilizzo di tools per l’analisi di omologie di sequenza, hanno permesso di individuare, all’interno del vasto panorama di batteri dal genoma noto, microorganismi contenenti nel proprio genoma cluster genici simili a quello responsabile della biosintesi della thioviridamide. I cluster genici identificati in questi microorganismi sono risultati essere leggermente difformi da quello presente in S. olivoviridis, con differenze sia a livello del peptide precursore e sia a livello dei sistemi enzimatici di maturazione che lo convertono in un RiPP maturo. Tali microorganismi, pertanto, appaiono essere potenziali produttori di molecole strutturalmente analoghe alla thioviridamide, con caratteristiche chimiche e biologiche sconosciute alla comunità scientifica. Tre dei diversi ceppi batterici identificati si sono rivelati capaci di produrre, in determinate condizioni sperimentali, molecole analoghe alla thioviridamide: - Thiostreptamide S4, prodotto da Streptomyces sp. NRRL S-4 - Thiostreptamide S87, prodotto da Streptomyces sp. NRRL S-87 - Thioalbamide, prodotto da Amycolatopsis Alba DSM 44262 La correlazione tra i cluster genici e i nuovi prodotti naturali identificati è stata confermata mediante due diversi approcci biologico-molecolari: - la delezione del cluster genico nel ceppo batterico produttore, che ha portato alla generazione di mutanti incapaci di produrre i composti identificati. - l’espressione eterologa del cluster genico, che ha portato alla produzione dei composti precedentemente identificati in un microorganismo ospite, Streptomyces coelicolor M1146. I risultati ottenuti hanno permesso di stabilire che la thioviridamide non è una molecola unica nel suo genere, ma fa parte di una famiglia di composti, identificati in questo studio, a cui è stato dato il nome di thioviridamide-like molecules (TLMs). Uno scale-up dei processi fermentativi ha permesso di purificare i tre nuovi prodotti naturali in quantità sufficenti per la loro caratterizzazione chimica, effettuata mediante spettrometria di massa e di risonanza magnetica nucleare (NMR). Questo studi hanno confermato la diversità. chimica dei TLMs, dal punto di vista della sequenza aminoacidica, sebbene sono risultate essere conservate alcune caratteristiche peculiari della thioviridamide, quali la presenza di un macrociclo, una carica elettrica positiva conferita da un residuo di dimetil-istidinio e la presenza di legami tioammidici nello scheletro peptidico. Inoltre, dai risultati ottenuti è emerso che i TLMs sono caratterizzati dalla presenza all’estremità N-terminale di un gruppo piruvile o lattile, e il gruppo 2-idrossi-2-metil-4-oxopentanoile, caratterizzante l’estremità N-terminale della thioviridamide, è risultato essere un artefatto, generato da una reazione di condensazione aldolica tra il gruppo piruvile della molecola naturale e l’acetone utilizzato come solvente nel processo di purificazione. La thioalbamide, il prodotto naturale purificato in maggiore quantità, è stato quindi oggetto di indagini biologiche al fine di valutarne l’attività antiproliferativa e il potenziale antitumorale. I risultati ottenuti hanno evidenziato un’intensa attività antiproliferativa nei confronti di una vasta gamma di linee cellulari tumorali. Questi effetti sono risultati essere altamente selettivi per le cellule tumorali, in quanto il composto ha mostrato scarsa attività in un modello cellulare non tumorale. La seconda parte di questo lavoro di tesi ha avuto l’obbiettivo di investigare a fondo sui meccanismi molecolari alla base dell’attività antitumorale della thioalbamide in diversi modelli in vitro di carcinoma mammario, il tumore maggiormente diagnosticato tra le donne nel mondo. In questa parte del lavoro è stato utilizzato un approccio biochimico-metabolico, per valutare per la prima volta, gli effetti cellulari indotti dalla thioalbamide in linee cellulari tumorali che riflettono la diversità biologica dei diversi sottotipi di carcinoma mammario. Nei diversi modelli utilizzati, la molecola non ha mostrato significative differenze di attività antiproliferativa, dimostrando che il suo potenziale antitumorale è indipendente dal profilo recettoriale tumorale. In particolare, la thioalbamide ha dimostrato possedere abilità di indurre cambiamenti morfologici nelle cellule trattate, blocco del ciclo cellulare a livello del checkpoint G1/S e morte cellulare mediata da meccanismi apoptotici. L’apoptosi è stata confermata con diversi approcci sperimentali atti a monitorare diversi eventi chiave del processo di morte programmata, quali la frammentazione del DNA, la perdita del potenziale di membrana mitocondriale e l’esposizione della fosfatidilserina sul foglietto esterno della membrana cellulare. In aggiunta, gli eventi di morte cellulare sono risultati essere il frutto dell’innesco dei pathway apoptotici estrinseco ed intrinseco, mediati rispettivamente dal attivazione proteolitica delle caspasi 8 e 9. Lo studio delle alterazioni biochimiche indotte dalla thioalbamide è proseguito, facendo emergere la capacità del composto di derterminare nella cellula un aumento nella produzione di specie reattive dell’ossigeno (ROS), che si sono rivelate il fenomeno scatenante la morte apoptotica indotta dalla thioalbamide. L’eccessivo aumento dei livelli intracellulari di ROS indotto dal trattamento, è risultato interessare particolarmente il compartimento mitocondriale della cellula. Questa evidenza è emersa dal momento che la cellula tumorale risponde allo stress ossidativo, indotto dal composto, con un aumento selettivo dell’isoforma mitocondriale della superossido dismutasi (SOD2), enzima deputato alla neutralizzazione dell’anione superossido, principale subprodotto della respirazione cellulare. Essendo i ROS generati dal metabolismo cellulare, il loro accumulo e il conseguente stress ossidativo sono spesso associati ad alterazioni dei pathway metabolici. La riprogrammazione metabolica è una delle caratteristiche del cancro, e i tumori richiedono cataboliti per produrre ATP, mantenere un equilibrio redox e generare biomassa. A seconda della disponibilità di nutrienti, alcune cellule all’interno del tumore sono prevalentemente glicolitiche, mentre altre hanno un fenotipo dipendente dalla fosforilazione ossidativa. Pertanto, in questo lavoro, è stato valutato anche il profilo energetico delle cellule trattate con thioalbamide, e i risultati ottenuti hanno evidenziato la capacità di questo prodotto naturale di inibire la glicolisi e la fosforilazione ossidativa, i due principali pathway energetici cellulari. Il metabolismo della cellula tumorale rappresenta un potenziale target per la terapia oncologica. Infatti, è noto che le cancer stem cells (CSCs), la sottopopolazione di cellule tumorali responsabile dell’insorgenza di fenomeni di recidiva e metastatizzazione, sono caratterizzate da una elevata flessibilità metabolica. La thioalbamide, spegnendo il metabolismo energetico tumorale, si è rivelata in grado di inibire la crescita e propagazione delle CSCs, riducendo l’efficienza di formazione di mammospheres (MFE). Nel complesso, questo lavoro di dottorato ha portato alla luce nuove conoscenze sui metaboliti secondari microbici, identificando nuovi membri della classe dei RiPPs che da oggi costituiscono la famiglia delle thioviridamide-like molecules (TLMs). Inoltre, per la prima volta, sono stati studiati i meccanismi molecolari indotti da questi nuovi prodotti naturali e, dai risultati ottenuti, è emerso che l’elevato potenziale antitumorale della thioalbamide è dovuto alla sua capacità di spegnere il metabolismo energetico della cellula maligna.