Descrizione della commessa "Membrane biologiche, complessi macromolecolari e imaging biomolecolare (MD.P01.028)"

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  • Descrizione della commessa "Membrane biologiche, complessi macromolecolari e imaging biomolecolare (MD.P01.028)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • • Uso di tossine per la realizzazione di immunotossine per scopi farmacologici • Individuazione di bloccanti dell'azione di tossine da organismi patogeni per scopi farmacologici • Ingegnerizzazione di nanopori proteici come elementi di sensori per il sequenziamento di DNA e RNA • Ottimizzazione di sensori ottici di pH, concentrazione di cloro e di potenziale elettrico per scopi biomedicali • Traslazione dei risultati ottenuti su modelli sperimentali a processi fisiopatologici nell'uomo. (literal)
Strumentazione
  • • Preparazione e caratterizzazione di vari substrati lipidici modello (micelle, monostrati, bicelle, bistrati piani, liposomi): sonicatore, estrusori, bilancia di Wilhelmy, light scattering dinamico; • ultra-centrifugazione, HPLC, gel elettroforesi; freezer a -80°C; • voltage-clamp per membrane lipidiche planari e per cellule (patch-clamp semiautomatico NanIon); • spettroscopia in fluorescenza (Photon-Counting, stopped-flow e lettori cinetici di micropiastre a 96-pozzetti); • spettroscopia InfraRossa a trasformate di Fourier con ATR e VADR; • stazione per la sintesi automatica di peptidi; • AFM e microscopia confocale, NMR, spettrometri di massa (di pertinenza di personale associato) (literal)
Tematiche di ricerca
  • (i) Studio dei meccanismi biofisici di danneggiamento cellulare attuati da PFT e da molecole endogene coinvolte nelle difese immunitarie o in processi neurodegenerativi. (ii) Sviluppo di sonde molecolari per microscopie a fluorescenza, dall'imaging funzionale al tracking di singole molecole. (iii) Studio dei meccanismi biofisici di proteine rodopsiniche con conduttanza intrinseca (ChR). Studio di specifici target per l'uso di ChR per applicazioni optogenetiche. Biofisica ed evoluzione molecolare dei meccanismi di fototrasduzione animale visiva e circadiana. (iv) Studio dell'organizzazione superstrutturale di RNA e proteine: ruolo dell'organizzazione dei polisomi nel controllo traduzionale; ruolo di proteine interagenti con il polisoma nell'organizzazione degli stessi; dimostrazione dell'esistenza di un nuovo livello di controllo dell'espressione a livello di organizzazione del polisoma. (v) Determinazione del lipidoma completo di varie cellule target e di organismi termosensibili anche in risposta a stress ambientali e/o agenti esterni. (vi) Studi strutturali e funzionali delle interfacce biologiche tramite microscopie a sonda. (literal)
Competenze
  • Nella Commessa sono presenti competenze inter- e multi-disciplinari che impiegano metodiche di indagine funzionale e strutturale a livello cellulare e di singola molecola, abbinate a tecniche di imaging ad alta risoluzione. Tali competenze sono essenziali per un approccio incisivo anche verso potenziali applicazioni in campo farmacologico, biosensoristico e nanobiotecnologico. In particolare sono presenti competenze di: biologia cellulare, biologia molecolare, elettrofisiologia, spettroscopie ottiche, imaging molecolare anche a superisoluzione (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Identificazione di biomolecole chiave, comuni agli animali e all'uomo, implicate in fenomeni di differenziamento, plasticità, sviluppo, e apprendimento. (literal)
Tecnologie
  • - Purificazione, modifica chimica ed enzimatica, separazione ed analisi di proteine solubili ed anfifiliche; - Preparazione e caratterizzazione (dimensione, carica superficiale, rugosità) di membrane lipidiche modello (membrane piane, liposomi e film monolamellari); - Caratterizzazioni lipidomiche mediante LC-MS ed NMR; - Analisi delle proprietà di trasporto e sensoriali di membrane biologiche (con metodi spettroscopici ed elettrofisiologici); - Analisi conformazionali e strutturali di proteine in soluzione acquosa ed inserite nella matrice lipidica (spettroscopia UV-visibile, FTIR, CD, light scattering statico e dinamico); - Isolamento e mantenimento di cellule del sangue (globuli bianchi e piastrine); - Colture cellulari di linee cellulari normali e tumorali. (literal)
Obiettivi
  • Intendiamo contribuire alla comprensione del meccanismo d'azione di macrobiomolecole rilevanti per la salute umana e l'ambiente. Tale conoscenza è essenziale per investigare eventuali potenzialità applicative. (literal)
Stato dell'arte
  • Le PFT rilevanti per la salute sono il sistema di difesa/offesa dei patogeni. Ci occupiamo di a) effetti indotti da basse dosi di PFT, correlate con insorgenza di tumori; b) analogie strutturali/funzionali con proteine immunitarie e altre neurodegenerative; c) nanobiosensori. L'imaging molecolare permette indagini non invasive di processi cellulari. Ci occupiamo di (a) biosensori per specifici processi cellulari; (b) visualizzazione della dinamica intranucleare di HIV-1. Ciò è un emergente strumento d'indagine farmacologica per interferire sulla replicazione virale. La duplicità funzionale delle ChR consente a) lo studio sia della fotorecezione che dei canali ionici attraverso la loro espressione funzionale in diversi sistemi cellulari, b) la costruzione di sonde genetically-encoded per la manipolazione cellulare in vivo con alta risoluzione S-T (optogenetica). Il controllo dell'espressione genica a livello traduzionale è cruciale per un corretto sviluppo e crescita di ogni vivente. I polisomi sono i macrocomplessi implicati nel controllo traduzionale. Vogliamo ottenere informazioni utili alla descrizione dell'organizzazione dei polisomi come sede del controllo traduzionale. (literal)
Tecniche di indagine
  • Caratterizzazione dell'interazione molecolare proteina-proteina e proteina-lipide con approcci interdisciplinari già in uso basati su biochimica, biologia molecolare, impiego di vari sistemi di membrane modello (monostrati, bistrati piani, liposomi, colture cellulari e test di vitalità), spettroscopie e microscopie ottiche e a forza atomica. Spettrometrie di massa accoppiate a cromatografia liquida e tecniche di indagine NMR, in particolare di P31 per studiare i fosfolipidi. (literal)
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