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

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  • Descrizione previsione attività della commessa "Membrane biologiche, complessi macromolecolari e imaging biomolecolare (MD.P01.028)" (literal)
Iniziative per acquisizione entrate
  • Si intende reperire risorse attraverso la partecipazione a progetti locali, nazionali e internazionali allo scopo di reclutare nuovo personale, rinnovare ed arricchire la strumentazione scientifica e rafforzare le collaborazioni internazionali. Sono state avanzate o sono in procinto di essere avanzate le seguenti proposte di progetti di Ricerca o di borse di studio: • Progetti Fondazione Caritro (I) • Progetti Ministero della Salute (I) • EU Joint Program – JPND – Neurodegenerative Program (EU) • progetto interdipartimentale UniTN - Innovative multidisciplinary approach to neurodegeneration: the impact of chloride signalling dysregulation (I) • Worldwide Cancer Research Project Grant Oct 2014 Application (AICR) Chloride homeostasis in cancer cells: a novel approach to identify therapeutic targets (UK) • Progetto europeo SME (EU) • Progetto Frick Foundation (CH) (literal)
Attività da svolgere
  • Le principali attività si concentreranno sulla comprensione della struttura e funzione di macrobiomolecole di grande rilevanza per la salute. Tale conoscenza è essenziale per investigare eventuali potenzialità applicative. Inoltre queste ricerche scientifiche e tecnologiche ben si integrano e complementano con le attività descritte nel programma scientifico del laboratorio congiunto LaBSSAH (Accordo Quadro sottoscritto nel 2012, Prot. nr. 0052801 del 28/08/2012). In coerenza anche con i progetti scientifici finanziati, l'attività della commessa si concentrerà sui seguenti obiettivi: • proseguire lo studio dell'interazione con le membrane di proteine della superfamiglia MACPF/CDC (in particolare perforina, LLO, PFO e SLO) mediante approcci elettrofisiologici su membrane planari e cellule in coltura, spettroscopici su liposomi giganti e combinati, e di microscopia a forza atomica su membrane lipidiche supportate per la determinazione strutturale del poro funzionalmente attivo; • misurare in cellule modello le correnti ioniche di membrana indotte da PFT; • caratterizzare a livello di singola molecola l'interazione ed i processi di aggregazione di alfa sinucleina e suoi oligomeri in membrane lipidiche e in soluzione; • realizzare e caratterizzare un poro nucleare sintetico basato sulla struttura di una CDC; • progettare e realizzare biosensori in fase acquosa basati sull'uso di nanopori proteici per il riconoscimento di polimeri (DNA, RNA) e macromolecole (granzima e/o importine/esportine); • studiare il profilo lipidomico di varie linee cellulari sottoposte a stress mediante MS e NMR; • valutare l'applicazione di varianti ottimizzate del sensore ClopHensor per l'utilizzo in microscopia nonlineare in vivo: ruolo dell'omeostasi del cloro in patologie come l'epilessia e la carcinogenesi o in processi fisiologici come lo sviluppo neurale; • ottimizzare i sistemi di visualizzazione in vivo del virus HIV-1 per lo studio della dinamica intranucleare mediante tecniche microscopia; • studiare funzionalmente i sistemi ibridi composti da architetture memristive e biosistemi (cellule, preparazioni tissutali) allo scopo di sviluppare nuove impostazioni per l'information processing in bio-elettronica. L'analisi del cross-talk tra superfici artificiali e naturali sarà condotta con tecniche elettrofisiologiche (comprendenti l'uso di channelrhodopsin come tool strumento optogenetico); • valutare elettrofisiologicamente neuroni primari o cellule modello idonei per impostazioni sperimentali interdisciplinari (biologia molecolare, biochimica, elettrofisiologia e nanotecnologie); • studiare le proprietà biofisiche sensoriali delle ChRs con lo scopo di verificarne l'utilizzo sperimentale a regime per applicazioni optogenetiche; • studiare la fotorecezione animale visiva e circadiana; • definire il ruolo della organizzazione di macrocomplessi RNA-proteine murini nel controllo traduzionale in risposta al differenziamento neuronale e danno indotto da mutazioni a carico di proteine leganti l'RNA e causative di malattie da degenerazione del motoneurone; • utilizzo di linee cellulari immortalizzate e primarie trasfettate o infettate con proteine ribosomali fluorescenti per lo studio di polisomi in sistemi cellulari neuronali e in motoneuroni sani e dopo danno neurodegenerativo mediante tecniche di nanoimaging, imaging in live e next generation sequencing; • ottenimento di un modello matematico stocastico per lo studio della ultrastruttura dei polisomi e la predizione di dati ribosome profiling; • ottenere informazioni sulla relazione struttura/funzione di polisomi in diverse condizioni cellulari mediante clustering da imaging in AFM ottenuti da campioni di tessuti sani e affetti da malattie del motoneurone; • sviluppare un metodo per l'identificazione mediante Next Generation Sequencing di regioni ad alta densità di ribosomi; • caratterizzazione delle alterazioni polisomali in tessuti e colture primarie in termini strutturali e funzionali; • studiare e sviluppare metodi, tecniche, materiali e dispositivi in grado a) di migliorare la comprensione di meccanismi molecolari che sono alla base di processi biologici fondamentali, e coinvolti anche in patologie quali il cancro e le malattie neurodegenarative; b) di individuare nuovi sistemi di prevenzione e di diagnosi precoce. • sviluppare protocolli e metodi miniaturizzati per l'analisi di acidi nucleici (interfacce biofunzionali); • realizzare ed integrare materiali funzionalizzati in microdispositivi e procedere alla loro validazione (device proof-of-principle), in collaborazione con partner tecnologici. (literal)
Risultati attesi
  • Pubblicazioni su riviste internazionali, brevetti, protocolli di ricerca in cui si riportano i risultati di tutte le attività sopra descritte. Proseguirà l'attività di ricerca nell'ambito dei seguenti progetti finanziati: Axonomix, Madelena, iPOL, N-Chem. (literal)
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