The most abundant anion in the human body is chloride, which is necessary for metabolism, for maintenance of the membrane potential, and for keeping acid-basic balance in cellular compartments. Members of the CLC family of chloride transporting proteins are essential mediators of the Cl- movement across cellular membranes. The human genome encodes 9 CLC genes; of these 5 are Cl-/H+ exchangers and 4 are Cl- channels. Defects in genes encoding CLC proteins or their auxiliary subunits are associated with muscle, bone, kidney, and brain genetic diseases such as myotonia congenita (CLCN1), osteopetrosis and lysosomal storage disease (CLCN7 and OSTM1), Bartter syndrome (CLCNK and BSND) Dent's disease (CLCN5) and neurological genetic disorders coupled with intellectual disability (CLCN2, CLCN4, CLCN3, CLCN6). Currently in the lab, through a combination of electrophysiological techniques, fluorescence and biochemical assays we are interested in: 1. The investigation of functional properties of mutations causing diseases and their phenotype-genotype classification. The identification and description of the protein functional alteration induced by missense mutations could provide indication on the severity of the disease and could suggest possible treatments. 2. Exploring the possibility to use molecular chaperones inhibitors as potential drugs for the treatment of genetic diseases caused by defects on CLCNs genes. Modulation of the activity of chaperones could offer a great possibility to influence protein homeostasis and cell survival making it a potential drug target. 3. The application of AI algorithms for prediction of functional defects and therapeutic treatments. Our hope is to identify new molecular targets, and new analysis approaches to provide new tools for the treatment of CLC genetic diseases.

Studi strutturali e funzionali dei complessi proteici CLC coinvolti in malattie genetiche. L'anione più abbondante nel corpo umano è il cloruro, necessario per il metabolismo, per il mantenimento del potenziale di membrana e per mantenere l'equilibrio acido-basico nei compartimenti cellulari. I membri della famiglia CLC delle proteine ​​di trasporto del cloruro sono mediatori essenziali del movimento Cl attraverso le membrane cellulari. Il genoma umano codifica 9 geni CLC; di questi 5 sono scambiatori Cl-/H+ e 4 sono canali Cl-. Difetti nei geni che codificano per le proteine ​​CLC o le loro subunità ausiliarie sono associati a malattie genetiche muscolari, ossee, renali e cerebrali come la miotonia congenita (CLCN1), l'osteopetrosi e la malattia da accumulo lisosomiale (CLCN7 e OSTM1), la sindrome di Bartter (CLCNK e BSND) (CLCN5) e disturbi genetici neurologici associati a disabilità intellettiva (CLCN2, CLCN4, CLCN3, CLCN6). Attualmente in laboratorio, attraverso una combinazione di tecniche elettrofisiologiche, fluorescenza e saggi biochimici siamo interessati a: 1. Lo studio delle proprietà funzionali delle mutazioni che causano malattie e la loro classificazione fenotipo-genotipo. L'identificazione e la descrizione dell'alterazione funzionale proteica indotta da mutazioni missenso potrebbe fornire indicazioni sulla gravità della malattia e suggerire possibili trattamenti. 2. Esplorare la possibilità di utilizzare inibitori di chaperoni molecolari come potenziali farmaci per il trattamento di malattie genetiche causate da difetti sui geni CLCN. La modulazione dell'attività degli chaperoni potrebbe offrire una grande possibilità di influenzare l'omeostasi proteica e la sopravvivenza cellulare, rendendola un potenziale bersaglio di farmaci. 3. L'applicazione di algoritmi AI per la previsione di difetti funzionali e trattamenti terapeutici. La nostra speranza è di identificare nuovi bersagli molecolari e nuovi approcci di analisi per fornire nuovi strumenti per il trattamento delle malattie genetiche CLC.

Di Zanni, E. et al. Pathobiologic Mechanisms of Neurodegeneration in Osteopetrosis Derived From Structural and Functional Analysis of 14 ClC-7 Mutants. Journal of bone and mineral research : the official journal of the American Society for Bone and Mineral Research 36, 531-545, doi:10.1002/jbmr.4200 (2021). Lagostena, L., Zifarelli, G. & Picollo, A. New Insights into the Mechanism of NO3 (-) Selectivity in the Human Kidney Chloride Channel ClC-Ka and the CLC Protein Family. Journal of the American Society of Nephrology : JASN 30, 293-302, doi:10.1681/ASN.2018060593 (2019). Jentsch, T. J. & Pusch, M. CLC Chloride Channels and Transporters: Structure, Function, Physiology, and Disease. Physiological reviews 98, 1493-1590, doi:10.1152/physrev.00047.2017 (2018).

Osteopetrosis, Bartter syndrome,

Osteopetrosis, Sindrome di Bartter