Caliandro Rocco

Il Dott. Rocco Caliandro si è laureato in Fisica presso l’Università degli Studi di Bari nel 1993 (votazione 110/110, relatore Prof. B. Ghidini). Dopo un anno di servizio militare svolto presso il Nucleo Elaborazione Dati della Marina Militare di Taranto, nel 1995 è stato assegnista con borsa di studio post-laurea (bando n.201.19.1 del 30/11/94) presso l’Istituto per la Ricerca e lo Sviluppo delle Metodologie Cristallografiche del CNR (in pratica l’Istituto che è poi diventato Istituto di Cristallografia), sotto la guida del Prof. C. Giacovazzo. Nel 1996 ha iniziato il corso di dottorato di ricerca (XI ciclo) presso il Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università degli Studi di Bari. Nel 1999 ha conseguito il Dottorato in Fisica, discutendo una tesi dal titolo “Produzione di particelle strane in interazioni piombo-piombo e protone-piombo a 160 GeV/c per nucleone”, relatore: Prof. B. Ghidini. Ha proseguito le sue ricerche nella Fisica delle Alte Energie durante la sua permanenza al CERN da febbraio a maggio 1999, durante una borsa di studio post-dottorato biennale per fisici sperimentali (bando n.7197 del 14/6/1998) dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e durante un assegno di ricerca universitario (D.R. n.11042 del 20/12/2000), dal titolo “Ricerca del Plasma di Quark e Gluoni”, svolto presso il Dipartimento Interateneo di Fisica dell’Università di Bari dal 1 giugno 2001 al 27 dicembre 2001. Il 28 dicembre 2001 è stato assunto dal CNR come ricercatore a tempo indeterminato presso l’Istituto di Cristallografia. A luglio 2018 è risultato idoneo nel concorso pubblico per titoli e colloquio bando 367.171 – area strategica “Biomolecole e Biomateriali per la salute” ed è stato assunto dal CNR con profilo Primo Ricercatore II livello professionale a ottobre del 2020.

Cristallografia di Proteine, Metodi di Fasazione, Analisi multivariata, Pair Distribution Function, Dinamica molecolare, Modelling computazionale

Università di Bari: Dipartimento di Chimica, Scienze del Farmaco, Fisica, Bioscienze, biotecnologie e biofarmaceutica

CNR: ISPA, IPSP, ITM

Università di Perugia

IIT: Genova, Lecce

 

Ottenuta la struttura cristallografica della proteina COX-1 umana: un importante passo in avanti nella terapia antinfiammatoria (28/02/2020)
Le ciclossigenasi (COX) sono proteine coinvolte nella biochimica dei lipidi con un ruolo di primo piano nei processi di risposta all’infiammazione e nella coagulazione del sangue. Recenti studi hanno dimostrato che tali proteine hanno una funzione anche nello sviluppo/propagazione di alcune patologie tumorali, un risultato che mette in evidenza l’elevata potenzialità dell’inibizione delle ciclossigenasi non solo per la riduzione dell’infiammazione ma anche nella terapia antitumorale. A tale scopo, la conoscenza della struttura cristallina del bersaglio proteico che si vuole inibire è di fondamentale importanza per lo sviluppo di farmaci più selettivi ed efficienti. La COX-1, una delle isoforme di ciclossigenasi, è un enzima noto da oltre un secolo quale sito di azione di diversi farmaci, tra cui anche dell’aspirina. Tuttavia, nonostante l’importanza di tale enzima e gli sforzi messi in campo, la struttura della forma umana della COX-1 non era, ad oggi, ancora disponibile. Grazie al lavoro svolto dal gruppo del Dr. Rocco Caliandro dell’Istituto di cristallografia del Cnr di Bari, congiuntamente al gruppo di ricerca del Prof. Antonio Scilimati del Dipartimento di farmacia-scienze del farmaco dell’Università di Bari, tale risultato è stato raggiunto e la struttura della forma umana della COX-1 è ora disponibile sul Protein Data Bank con il codice 6Y3C. Grazie alla struttura della forma umana della COX-1, la famiglia delle ciclossigenasi diventa una delle poche famiglie di enzimi operanti nella biochimica dei lipidi in grado di vantare una importante ricchezza di informazioni strutturali e funzionali, che, in prospettiva, potrà facilitare lo sviluppo di nuovi farmaci ad azione antiinfiammatoria e antitumorale.
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Cristallizzazione a membrana: nuovo metodo di produzione industriale di anticorpi monoclonali (08/03/2016)
Il progetto AMECRYS (Revolutionising Downstream Processing of Monoclonal Antibodies by Continuous Template-Assisted Membrane Crystallization), coordinato dal Cnr, è stato appena ammesso al finanziamento nell’ambito del bando “Future Emerging Technologies” del programma Horizon2020 (call H2020-FETOPEN-2014/2015). E’ stato selezionato tra gli 800 progetti eleggibili presentati nella sezione RIA, totalizzando il massimo punteggio in tutti gli ambiti di valutazione: eccellenza, impatto, qualità ed efficienza dell’implementazione. Prevede un finanziamento di 4 anni, per un totale di 3.5 milioni di euro, e sarà condotto da un team costituito da due enti di ricerca: Cnr e Cnrs francese; quattro Università: Università della Calabria, Imperial College di Londra, Strathclyde University di Glasgow, Libera Università di Bruxelles; tre imprese: Centre for Processing Innovation (UK), GVS Filter Technology S.p.a., uno dei maggiori produttori mondiali di membrane e filtri, Fujifilm Diosynth Biotechnologies, azienda fornitrice di macromolecole biologiche e servizi per aziende biofarmaceutiche. Il Cnr è presente con tre Istituti: l’Istituto per la tecnologia delle membrane (Cnr-Itm) di Rende (Cs), l’Istituto di Cristallografia (Cnr-Ic) di Bari e l’Istituto per le applicazioni del Calcolo (Cnr-Iac) di Bari. L’idea progettuale, estremamente innovativa e ambiziosa, nasce da una pluriennale collaborazione tra il gruppo del Dr. Gianluca Di Profio dell’Itm e quello del Dr. Rocco Caliandro dell’Ic, che ha portato alla pubblicazione di numerosi articoli apparsi su riviste ad alto impatto quali Crystal Growth & Design, Advanced Functional Materials e Advanced Materials. Essa si propone di rivoluzionare gli attuali processi di produzione industriale di anticorpi monoclonali (mAbs) mediante la realizzazione di cristallizzatori a membrana operanti in continuo, in grado di separare e purificare le macromolecole biologiche direttamente nel loro brodo di coltura. Ciò permetterà di risparmiare circa il 60% degli attuali costi di produzione di mAbs. La cristallizzazione di mAbs direttamente da una soluzione multi-componente non è stata finora mai realizzata, e rappresenta la sfida più ambiziosa che i ricercatori affronteranno nel corso del progetto, partendo da tre punti di forza: l’efficienza della tecnologia di cristallizzazione basata sulla tecnologia di membrane ingegnerizzate, la capacità di indurre la cristallizzazione selettiva mediante nanomateriali opportunamente funzionalizzati, l’approccio “pharma-on-a-chip” mediante dispositivi microfluidici appositamente disegnati per la cristallizzazione a flusso continuo. Tale strategia sarà supportato da una analisi dettagliata delle proprietà dei cristalli prodotti e da un intenso sforzo computazionale, finalizzato ad indagare i meccanismi molecolari alla base del processo di cristallizzazione, e a studiare la relazione tra le molteplici variabili sperimentali e i risultati della cristallizzazione.
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Scoperta una nuova proteina coinvolta nei meccanismi epigenetici alla base della infertilità maschile (28/02/2019)
E’ stata identificata e caratterizzata la proteina denominata Set7, prodotta dall’organismo Schizosaccharomyces pombe e appartenente alla famiglia delle istone-metiltransferasi (HMT).  Le HMT sono coinvolte nel meccanismo di metilazione degli istoni, per cui hanno un ruolo chiave nel processo di regolazione trascrizionale. Lo studio delle interazioni tra HMT e i loro differenti substrati è quindi di estrema importanza per la comprensione dei meccanismi che regolano la gametogenesi e/o la spermatogenesi. La ricerca nasce dalla collaborazione tra l’Istituto di Cristallografia (Cnr-Ic) di Bari [gruppo del Dr. Caliandro] e la Kyungpook National University di Daegu (Corea del Sud) [gruppo del Dr. di Luccio], istituita a seguito di un progetto bilaterale finanziato dal Cnr e dalla National Research Foundation coreana, ed è stata pubblicata dalla prestigiosa rivista internazionale Structure (CellPress). Set7 mostra una sequenza aminoacidica unica tra le HMT note (l’omologa più prossima ha una identità di sequenza del 23%), per cui la determinazione della sua struttura atomica (mostrata in figura) per mezzo della diffrazione a raggi X è stata resa possibile solo grazie all’utilizzo di algoritmi di ultima generazione, raccolti del programma di calcolo SIR2014 sviluppato e distribuito dai ricercatori del Cnr-Ic. La Set7 in forma cristallina si presenta come un omo-dimero, una configurazione piuttosto rara per questo tipo di proteine. La ricerca ha portato a chiarire il meccanismo di metilazione e il ruolo della proteina Set7 nel processo di regolazione epigenetica della gametogenesi di S. pombe. Si è evidenziato che i livelli di metilazione aumentano drammaticamente proprio durante la gametogenesi e che le cellule mutanti per delezione di Set7 mostrano difetti e producono un numero eccessivo di spore con morfologia anormale. Questi risultati supportano il legame tra la proteina Set7, il mark epigenetico H3K37 e la corretta gametogenesi in S. pombe. Poiché gametogenesi di S. pombe mostra somiglianze con la spermatogenesi dei mammiferi, questo studio apre la strada ad una migliore comprensione dei meccanismi alla base della infertilità maschile umana.
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Ricerca di Cnr-Ic selezionata tra gli ‘hot articles’ 2018 della Royal Society of Chemistry (26/07/2018)
L’articolo ‘Improved multivariate analysis for fast and selective monitoring of structural dynamics by in situ X-ray powder diffraction’, pubblicato sulla rivista ‘Physical Chemistry Chemical Physics’ a firma dei ricercatori Rocco Caliandro e Benny Danilo Belviso dell’Istituto di cristallografia del Cnr, è stato selezionato tra i 2018 PCCP HOT articles della Royal Society of Chemistry, come evidenziato nel sito della rivista: http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/cp/c7cp06326a#!divAbstract Gli ‘hot articles’ rappresentano una piccola percentuale degli articoli pubblicati, selezionati come tali dall’editor e/o dai reviewer, quando riscontrano in un articolo peculiarità e impatti attesi particolarmente interessanti. Nel caso dell’articolo di Cnr-Ic, uno dei revisori riconosce: “The authors developed a novel approach for fast and efficient analysis of in situ X-ray power diffraction (XRPD) data to study the structure dynamics of solid state-reactions. The topic itself is very interesting and it has potential application in crystallographic analysis. The work has been competently performed, show high quality results that are detailed described in the manuscript”. Un riconoscimento che attesta e premia il lavoro pioneristico di Caliandro e Belviso, effettuato in collaborazione con il ricercatore del Politecnico di Bari Pietro Guccione,  associato all’Istituto di Cristallografia, e con il gruppo di ricerca coordinato da Marco Milanesio dell’Università del Piemonte Orientale nell’applicare con successo i metodi di analisi delle componenti principali (PCA) ai problemi di tipo cristallografico.
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Nuovo record nella soluzione strutturale ab-initio delle proteine (01/01/2007)
Mentre il problema della fase in cristallografia è definitivamente risolto per le piccole molecole, esso è ancora una sfida per la cristallografia macromolecolare. Questa è una delle aree più stimolanti delle Scienze Moderne e costituisce lo strumento primario per studi strutturali su sistemi biologici complessi, e per spiegare i meccanismi alla base della vita. Infatti la cristallografia delle macromolecole permette di determinare la struttura cristallina di proteine, acidi nucleici, virus, etc. e fornisce dettagli per la comprensione di una larga varietà di processi vitali, quali la fotosintesi, la trasmissione delle informazioni ereditarie, delle infezioni virali, etc. Di primaria importanza per la cristallografia macromolecolare sono i metodi cristallografici per la soluzione delle strutture cristalline: la loro efficacia è responsabile del successo o del fallimento della ricerca e governa gli aspetti economici delle attività (l’innovazione nei metodi può accelerare la ricerca, permette di risparmiare mesi-uomo e risorse, migliora la qualità dei risultati, facilita la creazione di gruppi di ricerca e servizi scientifici). Generalmente la complessità molecolare e la bassa risoluzione dei dati sperimentali rendono i dati della sola proteina nativa insufficienti per la soluzione strutturale. Sono perciò utilizzate oltre alle tecniche ab-initio, quelle denominate SIR (Single Isomorphous Replacement), MIR (Multiple Isomorphous Replacement), SAS (Single Anomalous Scattering), MIRAS (combinazione delle tecniche MIR con gli effetti di diffusione anomala), MAD (Multiple Anomalous Dispersion) e MR (Molecular Replacement) costituiscono il corpo dei metodi attualmente adoperati per pervenire alla conoscenza delle strutture macromolecolari. La ricerca sviluppata dall’IC ha dato un contributo rilevante in molti dei campi precedentemente illustrati. In particolare: a) sono state sviluppate tecniche ab-initio che portano i limiti della risoluzione atomica a 2.0 Ångstrom, estendendo così largamente il numero di strutture trattabili con tali tecniche; b) sono stati introdotti algoritmi per l’estrapolazione dei riflessi non misurati (Free-Lunch) per strutture con risoluzione non atomica. Essi sono in grado di favorire la soluzione e migliorare la interpretabilità delle mappe di densità elettronica; c) sono state integrate le tecniche SIR-MIR-SIRAS-MIRAS-SAD-MAD con i metodi diretti: questi sono stati resi idonei al trattamento degli errori, sia quelli provenienti dagli esperimenti, che quelli legati al modello strutturale o alla perdita d’isomorfismo. Il metodo delle joint probability distribution functions è stato lo strumento matematico usato per la derivazione delle nuove formule. Le nuove teorie probabilistiche ed i nuovi algoritmi sono state implementati in un package per la risoluzione automatica del problema della fase nelle macromolecole, denominato Il Milione (1). L’applicazione a centinaia di strutture test di proteine mostra l’alta efficienza dell’approccio, la sua validità a fronte degli errori sperimentali, la sua capacità di fornire automaticamente un sensibile modello strutturale della proteina, praticamente senza l’intervento dell’utente. Sino al 2006 la più grande proteina risolta con tecniche ab-initio era la cytochrome C3 (Sheldrick 1998, 218 residui). Questo limite è stato superato nel 2006 da Mooers & Matthews che, utilizzando Sir2002, hanno risolta la struttura della bacteriophage P22 lysozyme (292 residui). Successivamente il software sviluppato dell’IC è stato in grado di estendere la complessità strutturale delle proteine risolvibili ab-initio portando il limite a 748 residui. Negli ultimi giorni è stato superato il record, detenuto comunque dai programmi sviluppati dall’IC, della proteina più grande risolta con tecniche ab-initio, raggiungendo il limite di 984 residui. La proteina, 1.65Å di risoluzione, PDB code 1E3U, si risolve in maniera del tutto automatica in 80 minuti. Il Milione costituisce un prezioso strumento per lo sviluppo della genomica e post-genomica ed è a disposizione della comunità scientifica. Il software è scaricabile dal sito web dell’Istituto di Cristallografia (www.ic.cnr.it). (1) M.C. Burla, R. Caliandro, M. Camalli, B. Carrozzini, G.L. Cascarano, L. De Caro, C. Giacovazzo, G. Polidori, D. Siliqi, R. Spagna (2007). IL MILIONE: a suite of computer programs for crystal structure solution of proteins – J. Appl. Cryst. 40, 609-613
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Scoperto il meccanismo di inibizione del trasporto del rame da parte di farmaci antitumorali a base di platino (11/09/2019)
Il platino si trova nella composizione di importanti farmaci antitumorali e solo una parte di esso raggiunge le cellule malate legandosi al DNA. Un team di ricercatori dell’Istituto di cristallografia del Consiglio nazionale delle ricerche e del Dipartimento di Chimica dell’Università di Bari ha evidenziato che il platino non assorbito può interferire con il trasporto del rame, elemento vitale per le cellule e per la nostra salute, causando citotossicità o resistenza alla chemioterapia. La ricerca è stata pubblicata su Journal of the American Chemical Society con evidenza in copertina. Il cisplatino è un farmaco antitumorale utilizzato da oltre 40 anni e, assieme al carboplatino ed all’ossaliplatino, entra in gran parte dei protocolli chemioterapici. Solo una piccola parte del farmaco raggiunge però il nucleo della cellula malata danneggiandone il Dna, mentre quella restante può interferire con altri processi vitali ed eventualmente indurre resistenza, con conseguente riduzione dell’efficacia terapeutica. La resistenza alla chemioterapia è uno dei maggiori problemi che affrontano i pazienti durante le terapie antitumorali. Un team di ricercatori dell’Istituto di cristallografia del Consiglio nazionale delle ricerche (Cnr-Ic) e dell’Università degli Studi di Bari (Dipartimento di Chimica) ha studiato le possibili cause di tale resistenza, mettendo in luce l’inibizione del trasporto del rame, elemento vitale per le cellule, da parte di farmaci antitumorali a base di platino. La ricerca è stata pubblicata, con evidenza in copertina, su Journal of the American Chemical Society. “Il rame, elemento indispensabile per la nostra salute, viene assunto normalmente attraverso l’alimentazione e distribuito nelle cellule tramite proteine specificamente adibite al suo trasporto”, spiega Rocco Caliandro del Cnr-Ic. “Usando la diffrazione a raggi X, è stato possibile determinare la struttura atomica di due proteine che trasportano il rame nelle cellule (il metallochaperone Atox1 ed il primo dominio della ATPasi di Menkes, Mnk1) e studiarle nell’atto di interagire simultaneamente con lo ione rame e con il farmaco a base di platino”. Inoltre, “le indagini cristallografiche accoppiate a quelle di risonanza magnetica nucleare”, aggiunge Fabio Arnesano del Dipartimento di Chimica dell’Università di Bari, “hanno permesso di dimostrare che i farmaci antitumorali cisplatino ed ossaliplatino possono interferire con lo scambio rapido del rame tra le proteine Atox1 e Mnk1, con possibili effetti inibitori sulla proliferazione e sulla migrazione delle cellule tumorali”.   La conoscenza delle condizioni che modulano l’interazione dei farmaci antitumorali a base di platino con i trasportatori di rame potrà consentire di trovare le modalità per un più efficace trattamento dei tumori utilizzando cisplatino e farmaci simili, al fine di ridurre l’insorgere di resistenza e di effetti collaterali correlati alla chemioterapia.
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Anticipo fascia stipendiale (19/03/2019)
procedura selettiva per la riduzione dei tempi di permanenza nella fascia stipendiale per i ricercatori del CNR (bando n. 364.174 – determinazione costo e assegnazione anticipazioni di fascia del 19 marzo 2019);
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Premio CNR per i risultati raggiunti nel 2005 (01/10/2009)
premio per ricercatori e tecnologi del CNR nel 2005 per aver raggiunto risultati di eccellenza e innovazione di particolare importanza strategica, riconosciuto dal Presidente del CNR. Il premio e’ stato attribuito dal Presidente del CNR, Prof. Luciano Maiani, con un decreto prot. n.68163 del 01/10/2009;
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Miglior poster presentato alla conferenza di Dipartimento CNR (30/10/2019)
premio per il miglior poster presentato nella sezione “materiali avanzati”, ricevuto durante la Conferenza del Dipartimento di Scienze chimiche e tecnologie dei materiali del CNR, tenutasi a Bressanone (28-30 ottobre 2019)
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Certificato di apprezzamento da ACS Publications (01/01/2013)
certificato di apprezzamento (Certificate of Appreciation) da ACS Publications a Febbraio 2013. Il riconoscimento è stato assegnato per il successo ottenuto dal libro Powder Diffraction Theory and Practice, edited by R.E. Dinnebier and S.J.L. Billinge, RSC Publishing (2008), a cui ha contribuito col capitolo Crystal Structure Determination p.227-261, e per l’attività di referaggio svolta per giornali editi da ACS Publications.
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Miglior poster presentato alla conferenza dell’Associazione Svizzera di Cristallografia (16/09/2012)
premio per il miglior poster presentato al “Meeting 2011 dell’Associazione Svizzera di Cristallografia, tenutosi a Berna (16 settembre 2012).
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Abilitazione scientifca nazionale per professore universitario di II fascia in Biologia Molecolare (01/01/2014)
Nel 2014 ha conseguito l’abilitazione scientifica nazionale alle funzioni di professore universitario di II fascia del settore concorsuale 05/E2 – Biologia Molecolare, a seguito del Bando 2012 (DD n. 222/2012).
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Abilitazione scientifca nazionale per professore universitario di II fascia in Fisica applicata (11/11/2020)
Nel 2020 ha conseguito l’abilitazione scientifica nazionale alle funzioni di professore universitario di II fascia del settore concorsuale 05/E2 – Fisica Applicata, a seguito del Bando 2012 (DD n. 2175/2018).
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