curriculum vitae

CURRICULUM VITAE
Dr.Patrizia Ballarini
Informazioni personali
Luogo e data di nascita: Milano 02.02. 1953
Indirizzo: Piazza della Vittoria, n°1 62032 Camerino
Titolo professionale:
Dottore in Scienze Naturali
Posizione attuale:
Ricercatore confermato in Biologia Applicata (BIO13)
Attività Didattica:
Corso di Biologia Cellulare (CL 27)
Esercitazioni dimostrative sull’utilizzo del microscopio a scansione confocale a studenti provenienti
da varie sedi scolastiche nell’ambito delle attività di “Orientamento Universitario” per i corsi
dell’area bionaturalistica.
Correlatrice di numerose tesi sperimentali del corso di laurea in Scienze Biologiche e Scienze
Naturali
Principali linee di ricerca
Strategie adattative ad ambienti estremi e risposta delle cellule a stress
ambientali
Nell’ambito di una ricerca finanziata dal Programma Nazionale di Ricerche in Antartide (PNRA), ho
indirizzato l’attenzione ad identificare le caratteristiche molecolari che permettono ai microtubuli di
organismi antartici di polimerizzare e depolimerizzare a temperatura inferiore a 4°C alla quale queste
strutture disassemblano. Le sperimentazioni sono state condotte utilizzando la tubulina estratta
dall’organismo unicellulare antartico Euplotes focardii e il risultato conferma che la stabilità al
freddo dei microtubuli è una proprietà intrinseca esclusiva dell’eterodimero tubulina., Questa attività
di ricerca mi ha consentito di evidenziare in questo organismo un gene l’α-tubulina e quattro geni
codificanti la β-tubulina. Queste sequenze predicono quattro diverse isoforme per la β-tubulina e
diverse sono le sostituzioni aminoacidiche presenti rispetto alle sequenze della β-tubulina trovate in
altri organismi. Sono evidenti anche potenziali siti coinvolti nelle modificazioni post-traduzionali,
specificamente la poliglutamilazione e la fosforilazione. Mediante esperimenti di immunoblotting e
di microscopia confocale, utilizzando anticorpi specifici per queste due modificazioni, ho osservato
che solo l’α tubulina è poliglutamilata e si localizza pricipalmente negli assonemi e nei fasci
longitudinali, mentre nella β-tubulina sono state osservate due isoforme in cui è presente la
fosforilazione. Quest’ultima è una modificazione abbastanza rara e può essere interpretata come una
strategia di adattamento al freddo dei microtubuli di E. focardii. Lo studio effettuato sulla regione
carbossiterminale della β tubulina mi ha permesso di identificare 3 diversi isotipi. Dal confronto con
la struttura tridimensionale della tubulina le sostituzioni risultano essere coinvolte nei contatti laterali
e longitudinali tra gli eterodimeri e la maggior parte di queste aumenta l’idrofobicità del polipeptide
per cui il processo di polimerizzazione risulta favorito a basse temperature. Per scoprire se i diversi
isotipi di tubulina erano ugualmente e sempre espressi nella cellula ed avevano una diversa
localizzazione cellulare sono stati sintetizzati 3 peptidi con i quali sono stati prodotti anticorpi. Questi
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ultimi sono stati da me utilizzati sia in esperimenti di immunoriconoscimento mediante Western blot
che in esperimenti di immunofluorescenza usando la microscopia confocale. Ho personalmente
messo a punto una tecnica di fissazione che mi ha permesso di ottenere ottimi risultati conservando
integre le strutture citoscheletriche della cellula mantenendo inalterati i rapporti volumetrici
preservandone l’ immunogenicità. E’ stato così possibile determinare la distribuzione degli isotipi nei
diversi sistemi tubulari di E. focardii. In particolare è stato dimostrato che l’isotipo β-t3 possiede una
localizzazione esclusiva di una particolare struttura cellulare: i corpi basali delle strutture ciliari che
funzionano da centri di organizzazione per i microtubuli. In un recente studio a cui partecipo, in E.
focardii, è stata identificata la presenza di 2 geni codificanti la γ− tubulina che è un componente
essenziale per la organizzazione e per la nucleazione dei microtubuli. Le prime evidenze determinate
usando anticorpi anti-gamma tubulina ne hanno mostrato la localizzazione sui corpi basali e una
parziale colocalizzazione con la β-tubulina.
Un’altra ricerca nella quale sono coinvolta riguarda il controllo della risposta cellulare in condizioni
di stress di varia natura. In particolare la ricerca riguarda il controllo dell’espressione del gene
inducibile hsp70. Utilizzando linee cellulari di Tetrahymena trasformate con vettori contenenti le
regioni regolative del gene hsp70 fuse al gene reporter (GFP) sono stati allestiti esperimenti
visualizzati al microscopio a fluorescenza in cui è stato saggiato l’effetto di vari contaminanti
ambientali sull’espressione del gene reporter.Questo test ecotossicologico ha dimostrato di essere
particolarmente sensibile e di rilevare precocemente condizioni di stress cellulare.
Nell’ambito di una collaborazione interna al mio dipartimento con il gruppo di biologia molecolare
ho studiato le modificazioni dovute allo stress ossidativo, usando come modello i mitocondri degli
eritrociti di trota. Mediante l’uso di sonde fluorescenti la microscopia confocale e l’analisi
d’immagine è stato possibile determinare il potenziale di membrana e il livello dei radicali liberi
presenti su singole cellule di 3 diverse sottopopolazioni di eritrociti: giovani, adulte , vecchie.
Caratterizzazione di molecole segnale e di meccanismi di interazione cellulare
I segnali chimici rappresentano un mezzo di comunicazione essenziale per tutti i tipi cellulari. Anche
se la loro azione è apparentemente più evidente in cellule organizzate in tessuti o in linee cellulari di
organismi complessi, anche gli organismi unicellulari dipendono da segnali per la loro proliferazione
e interazione con altri membri della popolazione. In questo ambito mi sono interessata dello studio
dell'espressione di geni che codificano per i feromoni, del ciliato E.raikovi. I feromoni e servono da
segnale di riconoscimento intraspecifico. Infatti, nell’ambito della stessa specie, le cellule secernono
diverse isoforme di feromone che identificano i diversi tipi cellulari. Ciascun tipo cellulare secerne
un isoforma specifica di feromone che è in grado di interagire sia con il proprio recettore (forma
autocrina) sia con i recettori di un altro tipo cellulare (forma paracrina) promuovendo 2 risposte
diverse : la divisione cellulare o la coniugazione. Si sta cercando di dimostrare qual’è il meccanismo
che porta un unico recettore a distinguere i segnali e a trasdurre all’interno della cellula informazioni
che ne regolano il comportamento.
Mediante tecniche di immunofluorescenza visualizzate con la microscopia confocale ho verificato
che il recettore, nell’interazione autocrina, viene internalizzato in seguito ad interazione con il suo
ligando. In particolare ho messo a punto una tecnica mediante la quale sono riuscita a legare un
fluorocromo alla porzione aminoterminale del feromone. In tal modo è stato possibile seguire il
ligando durante il processo di internalizzazione del recettore. La microscopia confocale mi è stata di
grande aiuto per stabilire l’esatta localizzazione subcellulare delle due molecole e quindi a seguire
l’intero processo di endocitosi.
Responsabilità tecnica di alto livello
Dal 1994 a tutt'oggi, per decisione della Giunta del Dipartimento di Biologia M.C.A. mi é stata
affidata la responsabilità per l'utilizzo del microscopio confocale. Questo incarico, oltre alle ricerche
sopracitate, in cui sono direttamente coinvolta e in cui l'utilizzo del microscopio confocale si é
dimostrato determinante, mi ha consentito di collaborare con diversi gruppi di ricerca di più
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Dipartimenti e con docenti provenienti da diverse Università italiane. Il mio impegno in questo
ambito è stato quello di attuare (talora svolgere consulenza) le strategie migliori per l'osservazione
dei preparati: dalle possibili fissazioni all'uso di fluorofori appropriati da legare ad anticorpi o
direttamente al substrato da seguire "in vivo". L'aggiornamento costante circa la disponibilità in
commercio di "probes" fluorescenti idonei per le osservazioni mi permette di informare e consigliare
chi ne ha fa richiesta. La mia collaborazione si esplica inoltre nell’elaborazione delle immagini,
ottenute dall’osservazione di preparati biologici al microscopio confocale, usando software
appropriati con i quali è possibile determinare rapporti raziometrici, migliorare la qualità
dell’immagine o determinare misure quantitative delle stesse.
Elenco delle 5 pubblicazioni richieste:
1) Miceli C., Ballarini P., Di Giuseppe G., Valbonesi A. and Luporini P. (1994). Identification of
the tubulin gene family and sequence determination of one β-tubulin gene in a cold poikilotherm
protozoan, the antarctic ciliate Euplotes focardii. J.Euk. Microbiol. 41:420-427.
2) Pucciarelli S, Ballarini P, and Miceli C (1997) Cold adapted microtubules characterization of
tubulin posttranslational modifications in the antarctic ciliate Euplotes focardii Cell Motil and
Cytoskeleton 38: 329-340.
3) Tiano L.,Ballarini P.,Santoni G.,Wozmiak M., Falcioni G.(2000). Morphological and functional
changes of mitochondria from density seperated trout erythrocytes.Biochimica et Biophisica
Acta.1457:118-128
4) Vallesi A., Ballarini P, Di Pretoro B., Alimenti C., Miceli C and Luporini P (2005).
Autocrine, mitogenic pheromone receptor loop of the ciliate Euplotes raikovi pheromoneinduced
receptor internalization. Eukaryotic Cell 4 (7) : 1221-27
5) Quaglia W, Santoni G, Pigini M, Piergentili A, Gentili F, Buccioni M, Mosca M, Lucciarini R,
Amantini C, Nabissi MI, Ballarini P, Poggesi E, Leonardi A, Giannella M.(2005)
Structure-activity relationship in 1,4-benzodioxan-related compounds. 8. 1 {2-[2-(4-Chlorobenzyloxy)-phenoxy]-ethyl}-[2-(2,6-dimethoxy-phenoxy)-ethyl]-amine
(Clopenphendioxan) as a
Tool to Highlight the Involvement of α1D- and α1B-Adrenoreceptor Subtypes in the Regulation of
Human PC-3 Prostate Cancer Cell Apoptosis and Proliferation. J Med Chem: 48, 7750-7763.
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