Gruppo Non-Coding-RNA

Non-Coding-RNA () group activity.

Recent studies have revealed that about 90% of the eukaryotic genome is transcribed. Interestingly, only 1–2% of these transcripts encode for proteins, the majority are transcribed as non-coding RNAs (ncRNAs) (Figure 1A).
During the past few years ncRNAs, previously thought as transcriptional junk, have become a research goldmine. The functions of ncRNAs are likely diverse, and their underlying mechanisms are just beginning to be understood. For sure ncRNAs are important regulatory molecules of many cellular processes in development and diseases, among which cancer, and have been identified as the key gene expression regulators.
The NCR group is mainly focused on three classes of ncRNA: microRNAs (miRNAs) long-non-coding RNAs (lncRNAs) and circular RNAs (circRNAs) (Figure 1A).
MiRNAs are small single-stranded molecules (20–24 nt) that derive from transcripts forming distinctive hairpin structures. The hairpin is processed into mature miRNA by two endonucleases, Drosha and Dicer, and forms the RNA induced silencing complex (RISC). The miRNAs will pair with complementary sequences on target mRNAs transcripts through the 3’UTR, leading to gene silencing of the target (Figure 1B).
LncRNAs are non-protein coding transcripts >200 nt in length that have been shown to control every level of the multi-level regulated gene expression pathway. For example, they are implicated in post-transcriptional gene regulation through controlling protein synthesis, RNA maturation and transport, the amount of available functional miRNAs, and in transcriptional gene silencing through regulating the chromatin structure (Figure 1B).
CircRNAs are a large class of endogenous RNAs, formed by exon skipping or back-splicing events as covalently closed loops, which are expressed abundantly in mammalian cells. CircRNAs can regulate transcription, RNA splicing and, as for lncRNAs, they can function as miRNA sponges (Figure 1B).
The studies conducted by the NCR group are based on two principal approaches: a) one of more basic research approach that is intent to discovery the molecular mechanisms at the basis of miRNAs, lnRNAs and circRNAs deregulation and functions in cancer cells (Figure 1B); b) the other one is based on translational research approaches (Figure 1C) aimed to identify, by genome-wide screening, miRNA, lncRNAs and circRNAs deregulated in tissue and liquid biopsies derived from cancer patients of our Institute, in way to discovery novel molecular biomarkers with clinical-prognostic impact and to develop innovative and more effective therapeutic approaches.

Attività di gruppo non codificante-RNA ().
Studi recenti hanno rivelato che circa il 90% del genoma eucariotico è trascritto. È interessante notare che solo l’1-2% di queste trascrizioni codifica per proteine, la maggior parte sono trascritte come RNA non codificanti (ncRNA) (Figura 1A).
Negli ultimi anni gli ncRNA, precedentemente considerati come spazzatura trascrizionale, sono diventati una miniera d’oro per la ricerca. Le funzioni degli ncRNA sono probabilmente diverse e i loro meccanismi sottostanti stanno appena iniziando a essere capiti. Sicuramente gli ncRNA sono importanti molecole regolatrici di molti processi cellulari nello sviluppo e nelle malattie, tra cui il cancro, e sono stati identificati come i principali regolatori dell’espressione genica.
Il gruppo NCR si concentra principalmente su tre classi di ncRNA: microRNA (miRNA) a lunga non codificante RNA (lncRNA) e circolari RNA (circRNA) (Figura 1A).
I miRNA sono piccole molecole a filamento singolo (20-24 nt) che derivano da trascrizioni che formano strutture distintive a forcina. Il tornante viene trasformato in miRNA maturo da due endonucleasi, Drosha e Dicer, e forma il complesso di silenziamento indotto dall’RNA (RISC). I miRNA accoppieranno con sequenze complementari su trascritti dell’mRNA bersaglio attraverso il 3’UTR, portando al silenziamento genico del bersaglio (Figura 1B).
Gli LncRNA sono trascritti di codifica non proteica> 200 nt di lunghezza che hanno dimostrato di controllare ogni livello del percorso di espressione genica regolato su più livelli. Per esempio, sono implicati nella regolazione del gene post-trascrizionale attraverso il controllo della sintesi proteica, la maturazione e il trasporto dell’RNA, la quantità di miRNA funzionali disponibili e il silenziamento genico trascrizionale attraverso la regolazione della struttura della cromatina (Figura 1B).
I circRNA sono una vasta classe di RNA endogeni, formati da eventi di salto dell’esone o di back-splicing come cicli di chiusura covalente, che sono espressi abbondantemente in cellule di mammifero. I circRNA possono regolare la trascrizione, lo splicing dell’RNA e, come per gli lncRNA, possono funzionare come spugne di miRNA (Figura 1B).
Gli studi condotti dal gruppo NCR si basano su due approcci principali: a) uno dei più fondamentali approcci di ricerca che è inteso a scoprire i meccanismi molecolari alla base dei miRNA, degli lnRNA e della deregolazione e delle funzioni dei circRNA nelle cellule tumorali (Figura 1B); b) l’altro si basa su approcci di ricerca traslazionale (Figura 1C) volti a identificare, mediante screening genome-wide, miRNA, lncRNA e circRNAs deregolati in biopsie tissutali e liquide derivate da pazienti oncologici del nostro Istituto, in modo da scoprire nuove molecole molecolari biomarcatori con impatto clinico-prognostico e sviluppare approcci terapeutici innovativi e più efficaci.