Descrizione del modulo "ProteoMetabolomica - Sviluppo ed applicazione della LC-MS/MS per lo studio di proteine e metaboliti (PM.P06.008.003)"

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  • Descrizione del modulo "ProteoMetabolomica - Sviluppo ed applicazione della LC-MS/MS per lo studio di proteine e metaboliti (PM.P06.008.003)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Individuazione di parametri diagnostici che permetteranno una preventiva, rapida e specifica individuazione dell'insorgenza di malattie. L'aumento delle conoscenze correlate al metabolismo dei farmaci ed alla loro azione sulle vie metaboliche permetterà il dosaggio personalizzato. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La presente commessa di ricerca si occupa di sviluppare tecnologie innovative e di applicarle allo studio di problematiche biomediche nell'ambito della salute. In particolare, si applicano le più recenti metodologie proteomiche e metabolomiche al fine di rendere possibile lo studio di sistemi biologici complessi mediante approccio integrato tra diverse metodologie. I principali argomenti che vengono affrontati lo studio di tessuti e linee cellulari sia di tumori (pancreas, stomaco) che del sistema cardiocircolatorio ed immunitario. Inoltre, si studiano i profili proteici di microorganismi in relazione a malattie umane (ad esempio Fibrosi cistica) od alla produzione di metaboliti utili alla salute umana (ad esempio antibiotici). (literal)
Competenze
  • Presso questo modulo è disponibile la cromatografia bidimensionale accoppiata alla tandem mass spectrometry (LC/LC-MS/MS) per lo studio diretto degli estratti proteici. Tale approccio consente di identificare molte proteine in un'unica analisi senza dover ricorrere all'elettroforesi su gel. Ciò permette inoltre di evidenziare anche le proteine basiche (pI>9.5) o con pesi molecolari estremi (< 10 kDa, > 250 kDa). Con questo sistema (chiamato anche MudPIT) si riescono a studiare meglio sia complessi enzimatici che proteine di membrana. In tale ambito, molte collaborazioni sono state attivate ed i risultati si stanno dimostrando molto interessanti. Si sono sviluppate anche competenze relative alla elaborazione dei dati di spettrometria di massa nell'ambito proteomico. Di recente acquisizione sono altri sistemi di spettrometria di massa a maggiore sensibilità e risoluzione, sempre accoppiati alla cromatografia bidimensionale. Inoltre, presso questo modulo sono state sviluppate competenze informatiche specifiche per l'interpretazione dei dati proteomici, sia per quanto riguarda i dati grezzi sperimentali sia per quanto riguarda la interpretazione biologica. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Dalla individuazione dei biomarcatori si potranno progettare e produrre nuovi farmaci specifici. Lo studio dei livelli proteici in relazione all'impiego di farmaci renderà possibile la caratterizione molecolare dei loro effetti positivi (attività) e/o negativi (tossicità) sulla salute. Ciò permetterà anche una classificazione delle diverse categorie di pazienti (medicina personalizzata). La caratterizzazione del metabolismo (biodisponibilità e metabolici) dei principi attivi fornisce dati importanti per il miglioramento e/o messa a punto della produzione. (literal)
Obiettivi
  • Gli obiettivi principali del presente modulo sono: a) Sviluppo di tecnologie per l'analisi proteomica e metabolomica b) Applicazione delle tecnologie proteomiche e metabolomiche in contesti di biomedicina In particolare, si intende caratterizzare i marcatori molecolari di malattie (principalmente tumori e neurodegenerazioni), studiare la funzionalità delle proteine e descrivere il destino metabolico di farmaci (biodisponibilità e metabolici). Parte integrante ed importante degli obiettivi della presente commessa è l'interazione con gruppi con competenze complementari, quali ad esempio di tipo medico-biologico e fisico, per formare netwok integrati ed affrontare in modo multidisciplinare lo studio delle malattie. (literal)
Stato dell'arte
  • La caratterizzazione delle proteine ha assunto un crescente interesse. Ciò perchè le proteine sono i veri effettori delle vie metaboliche, di trasporto e di regolazione. Ciò significa che lo stato fisiologico è caratterizzato da un particolare pattern proteico (Proteoma). Per lo sviluppo di nuovi farmaci è molto importante anche avere a disposizione tecnologie per determinare i livelli di assorbimento nei diversi comparti ed eventuali variazioni dei livelli dei metaboliti (metabolomica). Tradizionalmente, l'analisi proteomica veniva effettuata mediante gel bidimensionali; ma questa metodologia, pur essendo ancora utile, non è in grado di fornire informazioni circa alcune classi di proteine, tra cui quelle ad alto peso molecolare od ad alto pI. Per questo è importante l'applicazione di nuove metodologie proteomiche. recentemente, il presente modulo ha sviluppato protocolli ed applicazioni per l'analisi proteomica di tessuti paraffinati e per la caratterizzazione di proteine presenti sulla membrana esterna (shaving). (literal)
Tecniche di indagine
  • Elementi di unicità ed innovazione nella presente commessa è la cromatografia bidimensionale accoppiata alla spettrometria di massa (2DC-MS/MS, detta anche MudPIT). Questa permette di caratterizzare e quantificare rapidamente (poche ore) un gran numero di proteine (da poche decine a diverse centinaia) presenti nello stesso campione e senza la necessità di isolarle. Un'altra specificità è rappresentata dal cluster di computer dedicato alla elaborazione dei dati di massa per l'analisi proteomica. Inoltre, nell'ambito dell'analisi delle proteine si è sviluppata una strategia per lo studio in condizioni native delle modifiche delle proteine a seguito di switch redox. Lo sviluppo di metodologie che permettono l'identificazione delle proteine presenti sulla membrana cellulare esterna sono di grande importanza per lo studio dei segnali/recettori cellulari. (literal)
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