Dottorato di Ricerca in Biotecnologie e Bioscienze
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Area ambientale

Fitorimediazione e gestione dei siti contaminati:la ricerca riguarda principalmente due filoni: il ripristino ed il controllo della qualità ambientale mediante l’impiego di organismi vegetali e la messa a punto e sperimentazione di biosensori ambientali per la valutazione dell’accumulo e della dispersione di sostanze inquinanti nel suolo e nell’atmosfera.

Genomica e proteomica della risposta agli stress ambientali: i contenuti della ricerca sono quelli relativi all’adattamento ambientale e alle basi genetiche e molecolari della fitness, della plasticità genotipica e fenotipica. Gli aspetti metodologici della ricerca riguarderanno la ricerca dei particolari geni e prodotti genici coinvolti nella risposta adattativa e nella risposta allo stress ambientale utilizzando tanto metodi di ingegneria genetica convenzionale quanto metodiche più innovative basata sulla PCR e sui microarray. Nuovi strumenti proteomici come analisi 2D e analisi di spettrometria di massa verranno impiegati per individuare i prodotti genici coinvolti.

Analisi dell`effetto dello stress ambientale e delle condizioni colturali sulla composizione proteica della granella di cereali (frumento duro e riso) mediante analisi proteomiche, ionomiche e ultrastrutturali.

Genomica, marcatori molecolari e variabilità utile: tale linea di ricerca è finalizzata alla messa a punto di metodi rapidi e precisi per la valutazione della diversità genetica a livello individuale e di popolazione. Il contenuto metodologico è principalmente di tipo genetico e molecolare al fine di mettere a punto degli strumenti rapidi ed efficaci di indagine, che non siano esclusivamente descrittivi, ma anche interpretativi delle realtà affrontate. Tra questi strumenti, i marcatori molecolari sono ampiamente utilizzati.

Analisi dell’effetto di nanoparticelle diversamente strutturate in organismi vegetali sottoposti a particolari condizioni di stress ambientale e in presenza di concentrazioni di metalli pesanti rilevanti per l`industria delle nanoparticelle. Utilizzazione di organismi vegetali come `cell factory` nella sintesi di nanoparticelle.

Sviluppo di biosensori e nanosensori molecolari basati sulle proteine e sul DNA per l`analisi della composizione e della qualita’ degli alimenti; sviluppo di microsensori collocabili on-line sulle filiere alimentari, sviluppo di sistemi Lab-on-chip. Tracciabilita’ molecolare in food e feed.

Sviluppo di sistemi di analisi della regolazione dell`espressione genica mediata da microRNA in relazione alla insorgenza di patologie infettive, immunitarie ed infiammatorie nell`uomo. Analisi genomiche, trascrittomiche e proteomiche.

Metodologie innovative come contromisura nei confronti dell’ecoterrorismo. Ricerche sviluppate nell’ambito della piattaforma di sicurezza nazionale SERIT.

Messa a punto di strumenti innovativi per analisi tossicologiche. La ricerca si occupa di progettare chip basati su cellule e su molecole biologiche per il rilevamento degli effetti esercitati da sostanze tossiche. Tali saggi dovrebbero sostituire le analisi tossicologiche attualmente impiegate ma che la Unione Europea ha proibito, e che verranno abolite nei prossimi anni. La ricerca si svolge in collaborazione con aziende italiane ed estere entro finanziamenti europei.

Produzione di piante selezionate utilizzabili come risorse naturali per ridurre l`impatto delle fonti energetiche convenzionali attraverso l`uso di risorse rinnovabili per la produzione di `biocombustibili`. Le informazioni acquisite dallo studio della risposta agli stress sara’ finalizzata all`ottenimento di piante meno esigenti e piu’ produttive.

 

Area genetica

Studio delle interazioni nucleo-mitocondriali ed del loro ruolo nei processi regolativi: il lievito S. cerevisiae e’ l`organismo di elezione per la comprensione del ruolo delle diverse funzioni coinvolte nella biogenesi mitocondriale. Lo studio prevede anche l`utilizzazione di tecniche di trascrittomica (DNA microarray) che permettono di rilevare contemporaneamente l`espressione di piu’ geni e le loro possibili interazioni.

Studio delle interazioni nucleo-mitocondriali e del loro ruolo nei processi fermentativi con particolare attenzione alla regolazione di geni catabolici e anabolici coinvolti nella produzione di metaboliti e in processi di fermentazione aerobica e anaerobica di interesse biotecnologico (quale la produzione vinaria).

Sviluppo di sistemi modello per la validazione e la comprensione dei meccanismi molecolari coinvolti nelle malattie genetiche mitocondriali. L`inserimento in sistemi modello (quali il lievito) di mutazioni che si sospetta siano patologiche nell`uomo permette di realizzare la validazione del rapporto causa-effetto tra la mutazione in un gene ed il fenotipo patologico; un approccio particolarmente rilevante nel caso di patologie sporadiche (di cui non e’ noto l'albero genealogico e il quadro genetico). Tali sistemi rappresentano anche un importante strumento per lo studio e la comprensione dei meccanismi molecolari che stanno alla base di specifiche malattie genetiche mitocondriali.

Farmacogenetica, in particolare l’analisi dell`espressione di geni coinvolti nella poli-chemioresistenza di cellule tumorali. La leucemia mieloide acuta viene utilizzata come modello per verificare l`eventuale correlazione tra sensibilita’/resistenza ai farmaci, genotipo ed espressione genica in soggetti affetti. Nella terapia di questa forma tumorale viene generalmente impiegata l`associazione di farmaci ad azione genotossica quali daunorubicina e Ara-C. Per capire l`eventuale relazione tra insorgenza di fenomeni di farmaco-resistenza e background genetico, vengono valutati in campioni di sangue prelevati da pazienti leucemici prima dell`inizio della terapia e dopo l`eventuale insorgenza della resistenza: i) l`induzione di danni genotossici su singole cellule in vitro da parte dei due farmaci utilizzati mediante comet assay; ii) l`espressione di geni potenzialmente coinvolti nella farmaco-resistenza mediante RT-PCR.

Produzione di proteine eterologhe di interesse bio-farmaceutico in lieviti e piante: i) miglioramento genetico di microrganismi transgenici utilizzabili come `cell factories` per la produzione di molecole utili e di marcato interesse economico; ii) ottimizzazione dei processi di folding e secrezione di proteine (omologhe e/o eterologhe) mediante modificazione del gene dosage di geni gia’ noti per essere coinvolti in questi processi; iii) produzione di proteine eterologhe ‘in planta’ mediante trasformazione transiente con vettori d’espressione basati sul plasmide Ti di Agrobacterium tumefaciens.

Fisiologia molecolare dell'assimilazione dell'azoto e del C/N status nelle piante.

Analisi genomica e postgenomica dei batteri probiotici, con particolare riferimento alla decodificazione dei genomi di membri rappresentativi di questo gruppo di batteri e all’identificazione delle basi molecolari responsabili della loro interazione con l’intestino umano.

Valutazione della biodiversita’ della microflora intestinale (microbioma) mediante l’impiego sia di tecniche “culture-dependent” sia di tipo genomico-molecolare.

Sviluppo di sistemi per l’analisi dei processi di biocompetizione e per l’individuazione di ceppi competitori da utilizzare nel controllo della contaminazione delle derrate alimentari da parte di tossine fungine.

 

Area molecolare

Approcci di Ingegneria proteica per la costruzione di prototipi di vaccini ricombinanti diretti contro malattie neurodegenerative (Alzheimer) e virali (infezioni da Papillomavirus) umane.

Sviluppo e applicazione di biosaggi di derivazione post-genomica: i) ricostruzione in cellule di Saccharomyces cerevisiae di interazioni proteina-proteina ad effetto negativo di derivazione umana, in un formato monitorabile mediante Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET), utilizzabile per lo screening high-throughput e l’identificazione di composti interferenti di interesse farmacologico; ii) nuovi sistemi diagnostici per la rilevazione di xenoestrogeni e altri xenobiotici di interesse agro-alimentare; iii) analisi trascrittomica, ‘targeted microarrays’ e RNAseq per l’analisi su larga scala dell’espressione genica; iv) array cellulari, sistemi basati sulla tecnologia del doppio-ibrido e relativi approcci chemogenomici e tossico-genomici, con particolare riferimento ad additivi alimentari e composti bioattivi naturali (inclusi i loro metaboliti umani) e artificiali dotati di proprieta’ farmacologiche/nutraceutiche; v) sistemi cellulari ingegnerizzati (e semplificati) per lo studio dei meccanismi molecolari fondamentali coinvolti nello stress cellulare associato a patologie proteopatiche umane, quali le malattie di Alzheimer, Parkinson e Huntington, e alla Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA), mediante approcci di genomica funzionale e `fenomica`; vi) impiego di tali sistemi come biosaggi per la ricerca di composti di orgine naturale o sintetica in grado di correggere i fenotipi letali o semi-letali (e.g., morte cellulare) causati dai suddetti stress proteopatici.

Messa a punto di sistemi di trascrizione in vitro di origine eucariotica (lieviti, piante, uomo) e impiego degli stessi per analisi funzionali e per l’identificazione/caratterizzazione di piccole molecole (e.g., acidi peptido-nucleici, composti di origine microbica e potenziali farmaci) in grado di interferire con specifiche fasi del processo di trascrizione.

Genomica funzionale e sfruttamento biotecnologico (e.g., attraverso l’isolamento e la caratterizzazione funzionale di lipasi termostabili, altri enzimi idrolitici e biosintetici e lectine di potenziale interesse agro-industriale) di ascomiceti filamentosi simbiotici produttori di corpi fruttiferi pregiati (Tartufi) e di altri funghi filamentosi (inclusi fitopatogeni) di interesse agroalimentare e/o ambientale.

Enzimi dipendenti dal piridossal fosfato: i) studio della loro distribuzione genomica come strategia per acquisire una visione d'insieme sull'evoluzione del metabolismo; ii) comprensione delle basi molecolari del coinvolgimento di questi enzimi in diverse patologie umane (e.g., malattie genetiche riguardanti il metabolismo del gliossilato, patologie neurologiche caratterizzate da squilibri nella produzione di neurotrasmettitori, etc.); ii) impiego di specifici membri di questa vasta classe di enzimi come bersagli molecolari di composti ad attivita’ farmacologica.

Acidi nucleici catalitici: ribozimi e deossiribozimi come sistemi strutturalmente semplificati in cui indagare le basi molecolari della catalisi e come fonti di nuove macromolecole bio-attive di potenziale interesse biotecnologico e terapeutico.

Studio dei determinanti funzionali e strutturali di virulenza e persistenza del patogeno Helicobacter pylori.

Sviluppo di una terapia enzimatica per l’insufficienza di Guanina/Ipoxantina fosforibosiltransferasi associata alla sindrome di Lesch-Nhyan.

Analisi del potenziale amiloidogenico della proteina plasmatica umana transtiretina e studio delle interazioni della transtiretina umana con inibitori del processo amiloidogenico.

Preparazione di film bioattivi per applicazioni di packaging in ambito alimentare.

Produzione in forma ricombinante e caratterizzazione strutturale di allergeni alimentari.


Ultimo aggiornamento: 25/08/2015 12:53
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