Institute of biomembrane and bioenergetics (IBBE)

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  • Istituto di biomembrane e bioenergetica (IBBE) (literal)
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  • L’Istituto di Biomembrane e Bioenergetica (IBBE) ha sede in Bari. Il personale dell’IBBE consiste di 44 unità di cui: 33 dipendenti CNR e 11 ricercatori universitari associati. L’IBBE in oltre trenta anni di attività si è qualificato come uno dei principali laboratori di ricerca nel campo della Bioenergetica e Biomembrane a livello nazionale ed internazionale. Operano presso l’IBBE ricercatori largamente noti a livello internazionale per le loro competenze e per gli importanti contributi originali nel campo scientifico della bioenergetica e delle biomembrane, comprensivi di aspetti ed approcci di biochimica, genetica molecolare e biofisica. Negli anni più recenti l’attività di ricerca si è estesa nei campi biotecnologico e medico conseguendo risultati di notevole interesse. L’IBBE ha inoltre svolto negli anni un’intensa attività di ricerca e di formazione post-universitaria in collaborazione con Istituti dell’Università di Bari, e con Università e Istituti non universitari sia italiani che esteri. Frutto dell’attività di ricerca dell’IBBE sono una vasta e autorevole produzione scientifica (pubblicazioni su prestigiose riviste internazionali, monografie e libri) e l’organizzazione di Seminari, Workshops e Convegni internazionali. Rimangono agli atti una serie storica di Conferenze di Bioenergetica che, con la pubblicazione in volumi prodotti da case editrici estere, rappresentano un riferimento costante dello sviluppo a livello internazionale in questo campo di ricerca. L’IBBE partecipa inoltre a progetti di ricerca in collaborazione con istituzioni di ricerca italiane ed estere nell’ambito di programmi pluriennali finanziati dal MIUR e dall’Unione Europea. L’attività di ricerca dell’IBBE è focalizzata sullo studio, sia strutturale che funzionale, delle proteine delle membrane mitocondriali. Le tematiche affrontate riguardano la biogenesi e la genomica di diversi enzimi mitocondriali, in particolare di complessi della fosforilazione ossidativa e di carriers mitocondriali, la regolazione cellulare di questi sistemi e il loro ruolo nell’omeostasi cellulare, il ruolo dei mitocondri nel differenziamento cellulare e nell’apoptosi e le alterazioni mitocondriali sia in patologie ereditarie e degenerative che nell’invecchiamento. Avvalendosi delle emergenti tecnologie nei diversi campi della biologia molecolare e cellulare, strutturale, genomica funzionale e proteomica, l’IBBE ha ulteriormente potenziato le ricerche in quei settori che lo hanno qualificato a livello internazionale finalizzandole alla caratterizzazione strutturale e funzionale di geni e proteine già note, alla identificazione di nuovi geni e proteine coinvolti nella biogenesi e nel metabolismo energetico mitocondriale, allo studio del ruolo dei mitocondri nell’apoptosi, all’individuazione e caratterizzazione di mutazioni geniche e/o alterazioni dell’espressione, della struttura e della funzione di proteine mitocondriali associate a malattie ereditarie, malattie degenerative ed invecchiamento. (literal)
  • The Institute of Biomembrane and Bioenergetics (IBBE) is located in Bari. IBBE staff consist of 44 units: 33 CNR employees and 11 Bari University associated researchers. For more than thirty years IBBE has been recognized as an outstanding research institute in the field of Bioenergetics and Biomembranes both at the national and international level. IBBE investigator scientific reputation is internationally renowned due to fundamental original contributions given in biochemical, molecular genetic and biophysical aspects of bioenergetics and biomembrane research. More recently, research activities have extended to biotechnological and biomedical research areas, with important scientific results achieved also in these fields. IBBE has also been carrying out an intensive postgraduate research and training activity in cooperation with Bari as well as other Italian Universities and International Research Institutions. IBBE continuous and qualified research activity has yielded a vast scientific production, including hundreds of publications in peer-reviewed international journals with high impact factors, a large number of monographs and books published by major international publishers. Of particular interest are the historical series of Conferences on Bioenergetics whose proceedings have been published by international foreign publishers and which have represented a constant international reference for the achievements in bioenergetics research. IBBE has been participating in several pluriannual research projects in collaboration with Italian and foreign research institutions financed by the Italian Ministry of Education and Research (MIUR) and the European Commission (EC) research programmes. For over thirty years IBBE research activity has been dealing with different aspects of mitochondrial membrane protein and lipid research, mitochondrial enzyme structure, function, biogenesis and genomics, in particular, oxidative phosphorylation complexes, mitochondrial carriers, cellular regulation of these systems and their role in cell homeostasis. Mitochondrial involvement in cell differentiation and apoptosis, mitochondrial alterations in hereditary and degenerative diseases and in aging have also been studied. Following most recent technological development in the field of molecular and cell biology, structural biology, functional genomics and proteomics, IBBE has further increased its research activities in those field for which it has internationally been renowned. At present the following research topics are under investigation: structural and functional characterization of known and newly-identified genes and proteins involved in mitochondrial biogenesis and energy metabolism, mitochondrial involvement in apoptosis, identification and characterization of gene mutations and/or expression, structure and function alterations of proteins involved in hereditary and degenerative diseases and ageing. (literal)
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  • Istituto di biomembrane e bioenergetica (IBBE) (literal)
  • Institute of biomembrane and bioenergetics (IBBE) (literal)
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Collaborazioni
  • Collaborazioni commessa TRASPORTATORI MITOCONDRIALI: STRUTTURA E MECCANISMI FUNZIONALI Prof. Indiveri C.- Department of Cell Biology, University of Calabria, Via P. Bucci 4c 87036 Arcavacata di Rende, ITALY Prof. Faustino Bisaccia- Department of Chemistry, University of Basilicata, via N. Sauro 85, 85100 Potenza, ITALY Prof. Ramon De Lucas -Departamento de Microbiologia y Parasitologia, Universidad de Alcala, Carretera Madrid-Barcelona Km, 33.600, Alcala de Henares ES-28871, Madrid, Spain. Prof. Joseph C. Polacco -Department of Biochemistry and Interdisciplinary Plant Group, University of Missouri, 117 Schweitzer Hall, Columbia, 65211, USA. Dr. Alistair Fernie - Department of Lothar Willmitzer, Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Am Mühlenberg 1, 14476 Golm, GERMANY Prof. John E. Walker - The Medical Research Council-Dunn Human Nutrition Unit, Hills Road, Cambridge, CB2 2XY United Kingdom. Dr. Edmund R.S. Kunji -Medical Research Council, Dunn Human Nutrition Unit- Hills Road, MRC building, CB2 2XY, Cambridge, UNITED KINGDOM Dr. Michael Hodges-Institut de Biotechnologie des Plantes, Bat. 630,Universite de Paris Sud-XI, 91405 Orsay cedex, FRANCE Collaborazioni commessa INTERRELAZIONE NUCLEO/CITOPLASMA/MITOCONDRI NELL’OMEOSTASI CELLULARE Nell’ambito dello studio sul trasporto di metaboliti nei mitocondri isolati da organi animali e vegetali sono in corso collaborazioni con: -Dipartimento Biochimica e Biologia Molecolare, Università di Bari -Dipartimento Scienze Animali, Vegetali e dell’Ambiente, Università del Molise. Nell'ambito dello studio sull'omeostasi dei cofattori flavinici sono in corso collaborazioni con: -Centro Neuromuscolare, Dipartimento di Neuroscienze, Università di Padova, Padova -Institut fur Biochemie und Molekular Biologie, Universitat Freiburg, Freiburg, Germany. Nell’ambito della ricerca: “Ruolo dei fattori di crescita e di adesione nella proliferazione cellulare” si sono stabilite numerose collaborazioni con istituzioni scientifiche nazionali ed internazionali. Alcune di queste, principalmente a livello locale, rappresentano collaborazioni con cliniche e reparti ospedalieri che hanno consentito l’acquisizione di materiale (prelievi bioptici) umano su cui realizzare gli studi in vivo. Queste collaborazioni prevedono una stretta interazione con il personale medico che contribuisce alla raccolta e classificazione dei casi studiati. Tra queste vi sono: -Dipartimento di Ostetricia e Ginecologia, Facoltà di Medicina, Università di Bari -Dipartimento dell’emergenza e dei trapianti di organi, Università di Bari -Dipartimento di Anatomia Patologica e di Genetica (DAPeG), Sezione di Anatomia Patologica, Università di Bari -Laboratorio di Biologia Sperimetale, Istituto Oncologico di Bari -Dipartimento di Medicina Sperimentale, Università di Parma, Parma, Italia Altre collaborazioni vedono il coinvolgimento di laboratori Italiani e stranieri con i quali sono messe in compartecipazione metodiche e conoscenze scientifiche di basilare importanza per lo sviluppo degli aspetti scientifici della ricerca. Tra queste vi sono: -Dipartimento di Fisiologia Generale e Ambientale, Facoltà di Scienze, Università di Bari -Dipartimento di Biologia e Patologia Molecolare e Cellulare, Facoltà di Medicina, Università “Federico II” di Napoli -Department of Cancer Biology, School of Medicine, UMass, Worcester, Massachussets, USA -Department of Paytholofy and Laboratory Medicine, University of Rochester School of Medicine, Rochester, NY, USA Nell’ambito della ricerca “Meccanismo molecolare della morte cellulare” sono in corso collaborazioni con diverse Istituzioni nazionali ed internazionali: -Istituto di Neurobiologia e Medicina Molecolare, CNR, Roma -Dipartimento di Biologia e Patologia Vegetale, Facoltà di Scienze, Università di Bari -Physiologisch-Chemisches Institut, Universitat Tubingen, Tübingen, Germania -Department of Molecular Biology, University of Texas Southwestern Medical Center, Dallas, Texas, USA -Biochemisches Institut, Universitat Zurich, Zurich, Switzerland -Departamento/Centro de Biologia, Universidade do Minho, Braga, Portogallo Nell’ambito della ricerca “Basi molecolari delle malattie genetiche” sono state definite diverse collaborazioni. Alcune di queste riguardano collaborazioni con cliniche e reparti ospedalieri che hanno fornito la casistica oggetto di studio e che presuppongono una diretta interazione con il personale medico per la raccolta, classificazione e definizione del fenotipo clinico dei casi studiati. Altre collaborazioni sono state instaurate al fine di effettuare un trasferimento tecnologico e di competenze scientifiche. -Institut fuer Humangenetik, Genetische Poliklinik, Universitatsklinikum, Heidelberg , Germania -Latvian State Medical Genetics Centre, Latvian Strate Children's Hospital \"Gailezers\", Riga, Lettonia -Human Genetics Center, Santariskiu Hospital, Vilnius University, Vilnius, Lituania -Istituto Pasteur di Tunisi, Tunisi, Tunisia -Dipartimento di gerontologia, Ospedali Galliera, Genova, Italia Collaborazioni Commessa BIOGENESI DEGLI ORGANELLI E DELLE MEMBRANE CELLULARI DI TRASDUZIONE DELL'ENERGIA Dipartimento di Biochimica e Biologia Molecolare Univ. di Bari; Dipartimento di Medicina Interna e Invecchiamento, Univ. di Chieti; Sigma Tau, Industrie Farmaceutiche Riunite, Roma; Instit. for Biophysical and Clinical Research into Human Movement, Manchester University (UK); Lab. Biochemistry of Aging, University of Gainesville, Florida; Dep. Medical Nutrition, Karolinska Institut, Stoccolma; Dip. Biochimica, Univ. di Madrid; Dip. Biochimica e Biologia Cellulare e Molecolare, Univ. di Zaragoza, Spagna; IRCCS De Bellis, Castellana Grotte (BA); INSERM U-698, UFR Medicine Xavier-Bichat, Paris, France; Dipartimento Emergenza e Trapianto Organi, Facoltà di Medicina, Università di Bari; Dip. Neurologia Ospedale Careggi/Università di Firenze; Lab. Biologie des Entomophages, Univ. Amiens, France; ISMAC CNR-Milano; Dipartimento di protezione delle piante e microbiologia applicata, presso l'Università di Bari; Institute of Plant Molecular Biology - CNRS, Strasbourg, France; Istituto dei Processi Chimico-Fisici, CNR, Bari; Istituto per la Tecnologia delle membrane (ITM-CNR); Centro Ricerca Interdipartimentale BIOAGROMED, Università di Foggia. Collaborazioni SISTEMI BIOENERGETICI DI MEMBRANA: MECCANISMI FUNZIONALI E FISIOPATOLOGIA Biozentrum der Universitaet, Germany Institute of Microbiology, Czech Academy of Sciences, Prague, Czech Republic Northwestern Medical School, USA Dept of Cellular and Structural Biology, Health Science Center University of Texas,USA U.O. Medicina Molecolare, I.R.C.C.S. Ospedale pediatrico Bambini Gesù, Roma. Div. Neurogenetica molecolare, Istituto Neurologico \"C. Besta\", Milano. Laboratori del Sincrotone di Grenoble. Sanofi Aventis. Istituto di Genetica e Microbiologia, Università di Bari. Nell’ambito della ricerca sullo studio del ruolo di NAM7/UPF1 nel \"nonsense-mediated mRNA decay\"(NMD) e nella biogenesi dei mitocondri: -Istituto di Scienza dell'Alimentazione del CNR, Avellino. La collaborazione in atto è finalizzata all'identificazione dei siti di fosforilazione in NAM7/UPF1 mediante spettrometria di massa; -Dipartimento di Genetica e Microbiologia, Università di Bari: il progetto di ricerca, riguarda la messa a punto di un modello di studio del NMD in D. melanogaster a livello di organismo. (literal)
Attività di formazione
  • L’attività di formazione svolta dall’IBBE riguarda: 1. Stages presso l’IBBE di laureati italiani e stranieri per lo svolgimento di ricerche 2. Attività di ricerca di dottorandi dei seguenti dottorati di ricerca: Biochimica e Chimica Applicate, Università degli Studi del Molise Biologia e Biochimica Medica, Università degli Studi di Bari Biochimica e Biologia Molecolare, Università degli Studi di Bari Biotecnologie applicate ai trapianti di organi e tessuti, Università degli Studi di Bari 3. Attività di ricerca per tesi sperimentali di laurea in Biochimica e Biologia Molecolare 4. Organizzazione di corsi teorico-pratici (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#via
  • Via Giovanni Amendola 165/A (literal)
Cap
  • 70126 (literal)
Città
  • Bari (literal)
Http://www.cnr.it/ontology/cnr/localizzazione.owl#provincia
  • BA (literal)
Telefono
  • 0805443389 (literal)
Codice CDS
  • 015 (literal)
Servizi
  • Banca Dati PLANT-PIs: una Risorsa Web Interattiva che colleziona dati sugli inibitori di proteasi delle piante. Gli inibitori di proteasi delle piante sono proteine che occorrono in natura e inibiscono le funzioni di proteasi endogene e esogene Indirizzo internet: http://www.plantpis.ba.itb.cnr.it Modalità di accesso: WWW - Accesso pubblico Tipologia dati: Acidi nucleic e sequenze polipeptidiche. Dati biologici Tipo di database: Raccolta e integrazione di dati. Referente: De Leo, Francesca e-mail: f.deleo@ibbe.cnr.it (literal)
Competenze
  • Biologia Cellulare, Biochimica e Biologia Molecolare Neurodegenerazione Neurosviluppo Trasformazione neoplastica Morte cellulare programmata Metabolismo cellulare Bionergetica mitocondriale Comunicazione retrograda mitocondri-nucleo Adattamento allo stress Omeostasi dei cofattori flavinici Colture neuronali Colture di fibroblasti e linfoblastoidi Linee tumorali Cellule di lievito S. cerevisiae Proteomica mitocondriale Stress ossidativo Adattamento e genomica in cellule batteriche Genomica e Bioinformatica Espressione e regolazione genica Epigenomica Caratterizzazione del microbioma e metagenomica Biodiversità molecolare (literal)
Email
  • g.pesole@ibbe.cnr.it (literal)
  • mailto:g.pesole@ibbe.cnr.it (literal)
Indirizzo
  • Via Giovanni Amendola 165/A - 70126 Bari (BA) (literal)
Direttore
Missione
  • L’IBBE costituisce uno dei principali centri di ricerca nel campo della Bioenergetica e delle Biomembrane a livello nazionale ed internazionale. Le principali attività di ricerca riguardano: la caratterizzazione funzionale e la fisiopatologia dei sistemi bioenergetici di membrana, compresi i trasportatori mitocondriali e i complessi della catena respiratoria; il ruolo dei mitocondri nel differenziamento cellulare, nell’apoptosi e nella risposta allo stress; la caratterizzazione strutturale e funzionale di geni e proteine, noti o di nuova identificazione, coinvolti nella biogenesi e nel metabolismo energetico mitocondriale; le alterazioni mitocondriali in patologie ereditarie, degenerative e nell’invecchiamento. Più recentemente l’attività di ricerca dell’IBBE si è ampliata a tematiche inerenti la scala omica, in particolare rivolte agli studi di genomica comparata e trascrittomica avvalendosi di dati prodotti da piattaforme di sequenziamento di nuova generazione, la Bioinformatica, e la Biodiversità Molecolare. (literal)
Attività di ricerca
  • L’IBBE costituisce uno dei principali centri di ricerca nel campo della Bioenergetica e Biomembrane a livello nazionale ed internazionale. Le principali attività di ricerca riguardano la caratterizzazione strutturale e funzionale di geni e proteine, noti o di nuova identificazione, coinvolti nella biogenesi e nel metabolismo energetico mitocondriale, particolarmente i complessi della catena respiratoria e i carriers mitocondriali, la regolazione cellulare di questi sistemi e il loro ruolo nell’omeostasi cellulare, il ruolo dei mitocondri nel differenziamento cellulare e nell’apoptosi e le alterazioni mitocondriali sia in patologie ereditarie e degenerative che nell’invecchiamento. Più recentemente l’attività di ricerca dell’IBBE si è ampliata a tematiche inerenti la scala omica, in particolare rivolte agli studi di genomica comparata e trascrittomica avvalendosi di dati prodotti da piattaforme di sequenziamento di nuova generazione, la Bioinformatica, e la Biodiversità Molecolare. L’attività di ricerca dell’IBBE è articolata in 5 commesse: BIOGENESI DELLE MEMBRANE DI TRASDUZIONE DELL’ENERGIA La commessa comprende ricerche basate su diversi sistemi di membrane. Particolare attenzione è data allo studio della biogenesi mitocondriale e della sua regolazione in condizioni fisiopatologiche. Infatti, i mitocondri, organuli dotati di membrane di trasduzione dell’energia, sono fondamentali nella risposta della cellula a vari tipi di stress. Vengono studiati in particolare: molecole costituenti la membrana mitocondriale quali la cardiolipina e vari aspetti della bioenergetica mitocondriale in situazioni fisiopatologiche e dismetaboliche, il DNA mitocondriale e i fattori nucleari che ne regolano l’espressione, ed il proteoma. Lo studio delle membrane di trasduzione dell’energia ha coinvolto anche sistemi diversi dal mitocondrio, quali le membrane di cloroplasto di spinacio, in quanto sede di proteine coinvolte nella cattura della luce (light harvesting complex), e batteri fotosintetici (Rhodobacter sphaeroides) di interesse per il biorisanamento ambientale. L’interesse per i batteri e la loro capacità di costituire una fonte ancora poco sfruttata di enzimi di interesse industriale, ha dato l’avvio a nuovi studi basati su approcci metagenomici per l’individuazione di enzimi attivi anche in condizioni estreme. Le tematiche di ricerca sono: Studio delle proteine coinvolte nella biogenesi e nel turnover mitocondriale, nonché del sistema genetico mitocondriale e dei fattori che ne regolano l’espressione in condizioni fisiologiche, di stress ossidativo, nello sviluppo dei tumori, dopo vari trattamenti nutrizionali e farmacologici in organismi modello e/o nell’uomo. Studio di alterazioni qualitative e quantitative del DNA mitocondriale e loro conseguenze nell’invecchiamento e in patologie quali neuropatie ottiche mitocondriali e tumori. Studio del ruolo dei ROS e dei fosfolipidi, con particolare attenzione alla cardiolipina, nel contesto della funzionalità e della permeabilità mitocondriale, sia in vitro che in diverse situazioni fisiopatologiche, tra le quali l’invecchiamento, il diabete e l’ischemica/riperfusione cardiaca ed effetto di potenziali terapie antiossidanti. Identificazione di allergeni negli alimenti vegetali e loro produzione come molecole ricombinanti. Bio-remediation da metalli pesanti mediante batteri chemiotrofici (Sphingobium) e fototrofici (Rhodobacter). Caratterizzazione di enzimi identificati nei microbioti marini. Sistemi cellulari/Organismi modello utilizzati Linee cellulari umane Ratto Drosophila melanogaster Riccio di mare Rhodobacter sphaeroides; Spingobium sp. ba1; Microbioti ambientali (Saline di Margherita di Savoia). Obiettivi della ricerca Sviluppo di conoscenze sui meccanismi della espressione genica mitocondriale e delle vie di segnalazione che regolano la biogenesi e il turnover mitocondriale. Sviluppo di conoscenze del meccanismo di azione di molecole antiossidanti sui danni ossidativi al DNA e alle proteine mitocondriali in animali modello e in tessuti umani. Effetti di interventi nutrizionali e farmacologici sulla la biogenesi e il turnover mitocondriale, nonché sulla bioenergetica e sulla transizione di permeabilità mitocondriale (MPTP) in situazioni normali e fisiopatologiche. Caratterizzazione a livello genomico e trascrittomico della risposta di R. sphaeroides e Sphingobium alle variazioni ambientali, con particolare riferimento alle capacità del batterio di resistere ad elevate contaminazioni di metalli pesanti. Individuazione e caratterizzazione di enzimi di interesse biotecnologico da popolazioni batteriche tipiche degli ambienti marini. SISTEMI BIOENERGETICI DI MEMBRANA: MECCANISMI FUNZIONALI E PATOFISIOLOGIA Le ricerche sono articolate attraverso le seguenti linee: studio dei meccanismi di controllo cellulare della espressione, funzione e assemblaggio dei complessi della catena respiratoria in eucarioti e procarioti. Lo studio della bioenergetica sta acquisendo crescente interesse nella ricerca, sia di base che clinica, per il ruolo svolto dai mitocondri nel controllo di eventi fisiopatologici come crescita cellulare, invecchiamento e apoptosi e quindi in patologie proliferative e degenerative. In questo contesto la trasduzione del segnale, in particolare l’AMPc, gioca un ruolo principale nella regolazione della biogenesi e della funzionalità mitocondriale, e del bilancio dei ROS in condizioni fisiologiche e patologiche.Un’altra area di interesse riguarda lo studio dei complessi respiratori di membrana in microrganismi di interesse industriale. Particolari risultati sono stati ottenuti riguardo la struttura e la funzione dei complessi citocromo c ossidasi e ATP sintasi di mitocondri e batteri. 2. Molte malattie genetiche, e varie forme di cancro, sono causate da mutazioni nonsenso che generano codoni di stop prematuri (PTCs) con conseguente arresto prematuro della traduzione. Le conseguenze funzionali della presenza di PTC comprendono la degradazione del mRNA e la sintesi di proteine tronche spesso aberranti o non funzionali. Ad oggi non è disponibile una terapia genica per il trattamento terapeutico di queste malattie. Un approccio alternativo è basato sull’uso di agenti chimici capaci di sopprimere i PTCs (read through), interferendo con il meccanismo di lettura del PTC ma non del codone di stop naturale, ripristinando la sintesi dell’intera proteina. La ricerca di molecole a basso peso molecolare, capaci di indurre read through ha grande rilevanza in tale contesto e richiede un efficiente sistema di screening su larga scala. Le tematiche di Ricerca comprendono: Meccanismi di controllo cellulare della espressione, funzione e assemblaggio dei complessi della catena respiratoria in fisiopatologia. Meccanismi di cooperatività allosterica dei sistemi di trasduzione dell’energia (pompa protonica citocromo c ossidasi); ruolo della trasduzione del segnale nella regolazione della funzionalità mitocondriale. Meccanismi patogenetici alla base delle disfunzioni mitocondriale nel Parkinson, in altre patologie neurodegenerative e nei tumori. Approcci di genomica e proteomica nello studio di patologie umane e in microorganismi di interesse industriale. Caratterizzazione dei geni costituenti l’operone delle ossidasi terminale e loro espressione in microorganismi produttori di antibiotici. Meccanismi funzionali del NMD e fattori di regolazione Il lievito Saccharomyces cerevisiae come sistema genetico per l’espressione di proteine eterologhe d’interesse biomedico e/o biotecnologico. Sistemi cellulari/organismi modello utilizzati Linee cellule, primarie e immortalizzate, di mammifero. Linee cellulari di fibroblasti ottenute da biopsia dermica di soggetti affetti da patologie neurologiche. Linee cellulari tumorali. Microrganismi di interesse industriale. Lievito Saccharomyces cerevisiae Obiettivi della ricerca Lo scopo generale è l’incremento della conoscenza sui meccanismi di regolazione AMPc-dipendenti della funzione mitocondriale in condizioni fisiopatologiche. L’estensione di questi risultati contribuirà a comprendere il ruolo dei mitocondri negli eventi cellulari e molecolari che portano alla degenerazione cellulare fornendo dati importanti per l’elaborazione di nuove strategie terapeutiche. Incrementare la conoscenza dei meccanismi di funzionamento del NMD nella cellula eucariotica e ai fini dello sviluppo di trattamenti delle malattie genetiche associate a mutazioni nonsenso (PTC), alternativi alla terapia genica. Utilizzo delle tecnologie di espressione in S. cerevisiae per la produzione quantitative di proteine umane per motivi di studio e di proteine destinate a dispositivi industriali. TRASPORTATORI MITOCONDRIALI: STRUTTURA E MECCANISMI FUNZIONALI L’attività di ricerca si occupa della identificazione e della caratterizzazione funzionale e strutturale di proteine trasportatrici della membrana interna dei mitocondri appartenenti alla famiglia SLC25 conosciuta come “mitochondrial carrier family (MCF)”. Nell’uomo, 53 geni codificano proteine della famiglia SLC25 e ciascuna di esse media il trasporto di specifici metaboliti attraverso la membrana mitocondriale interna, permettendo l’integrazione e il completamento di importanti processi metabolici che si svolgono tra mitocondri e citosol. Tematiche di ricerca a) Studio del rapporto tra struttura e funzione dei trasportatori mitocondriali mediante mutagenesi sito diretta, modificazione chimica, ricostituzione, homology modelling. Studio della regolazione dell’attività di trasporto mediata dai carrier mitocondriali svolta sia da effettori endogeni che da molecole xenobiotiche. b) Identificazione dell’attività catalitica di carrier mitocondriali della famiglia SLC25 di funzione ancora ignota e studio del loro ruolo fisiologico in modelli cellulari in vitro. c) identificazione di mutazioni di geni codificanti membri della famiglia SLC25 in pazienti affetti da malattie associate a disfunzioni di carrier mitocondriali e studio dei meccanismi patogenetici in modelli cellulari. Sistemi cellulari/organismi modello utilizzati a) Utilizza sia sistemi in vitro come i proteoliposomi in cui vengono ricostituite proteine animali (uomo, ratto, zebrafish) , di fungo (A.nidulans), che sistemi in vivo come cellule primarie quali senso-neuroni di ratto e linee cellulari tumorali: Hela, HepG2, ChoK1. b) Gli studi di identificazione funzionale prevedono la ricostituzione delle proteine SLC25 ricombinanti di varie specie (mammifero, C. elegans, D. melanogaster, lievito) in proteoliposomi. c) Gli studi del ruolo fisiologico e dei meccanismi patogenetici delle proteine SLC25 prevedono approcci sperimentali di overespressione e silenziamento genico in modelli cellulari di lievito (S. cerevisiae) o in linee cellulari primarie e secondarie di mammifero. Obiettivi L’obiettivo primario della commessa è quello di approfondire sempre più le conoscenze dei meccanismi alla base del trasporto di metaboliti attraverso le membrane biologiche, in particolare della membrana mitocondriale, partendo da approcci sperimentali classici fino ad utilizzare le tecnologie più avanzate oggi a disposizione della ricerca. A questo scopo sono stati messi a punto e vengono utilizzati vari modelli sperimentali per studiare il metabolismo cellulare e la regolazione dell’espressione genica di tali proteine. INTERRELAZIONE NUCLEO/ CITOPLASMA/ MITOCONDRI NELL’OMEOSTASI CELLULARE Oggetto di studio della commessa sono le vie di segnalazione e il metabolismo mitocondriale in modelli di malattie neurodegenerative, del neurosviluppo e nel cancro. Il delicato bilancio fra morte e proliferazione cellulare è essenziale nella genesi di diverse patologie e i mitocondri si stanno rivelando fattori chiave nella regolazione della crescita/morte cellulare, nella segnalazione intracellulare e nell’integrazione di segnali di stress. I target di questa ricerca riguardano la comunicazione retrograda mitocondri-nucleo, la modulazione del metabolismo mitocondriale in condizioni fisiopatologiche e il network di segnali intra ed inter-cellulari nella regolazione della proliferazione, invasione e morte cellulare. I principali obiettivi scientifici sono: i) capire come le reti di segnalazione cellulare regolino decisioni di vita e di morte; ii) scoprire nuovi composti naturali e/o di sintesi in grado di interferire con la patologia per future applicazioni in campo farmacologico. Le tematiche di Ricerca sono: Studio e caratterizzazione del metabolismo mitocondriale in condizioni fisiopatologiche. Caratterizzazione dei meccanismi molecolari nella patogenesi di malattie genetiche associate a disabilità intellettiva: disfunzioni mitocondriali e stress ossidativo nella sindrome di Down e sindrome di Rett Caratterizzazione di vie di “signaling” attivate nelle fasi precoci della neurodegenerazione e ruolo del mitocondrio in un modello sperimentale della malattia di Alzheimer. Studio di nuovi fattori regolatori della morte cellulare programmata nell’organismo modello Saccharomyces cerevisiae; comunicazione retrograda mitocondri-nucleo nella risposta cellulare allo stress; biodiversità e applicazioni in campo biomedico e bio-agroalimentare. Caratterizzazione di enzimi implicati nell’omeostasi di cofattori flavinici. Studio della bioenergetica e del metabolismo glucidico del tumore e identificazione di nuovi composti in grado di determinare la morte delle cellule tumorali, in vitro. Caratterizzazione del network di interazioni intra- ed inter-cellulari nella regolazione di proliferazione, invasione e morte cellulare. Identificazione di vie di signaling aberranti che si attivano in corso di trasformazione neoplastica. Sistemi cellulari/organismi modello utilizzati Linee cellulari umane farmaco-resistenti rappresentative della forma avanzata del carcinoma prostatico (PC-3, DU145 e C4-2). Linee cellulari umane di carcinoma mammario a diverso grado di potenziale invasivo (MCF-7, MDA-MB-231). Linee cellulari umane deplete di DNA mitocondriale [Rho(0)]. Linea cellulare umana farmaco-resistente di mesotelioma pleurico maligno a morfologia epitelioide (REN) e bifasica (epitelioide/sarcomatoide, MSTO-211H). Fibroblasti e linfoblastoidi umani con trisomia del cromosoma 21. Linee cellulari progenitori di neuroni (NPCs) isolate da ippocampo di un modello murino di sindrome di Down (Ts65Dn). Linee cellulari umane progenitori dei neuroni retrodifferenziate (iPSCs). Cellule di lievito S.cerevisiae wild type e mutate. Cellule di lievito che esprimono proteine umane o vegetali. Obiettivi della ricerca Identificazione di possibili target molecolari coinvolti nel neurosviluppo e individuazione di nuove strategie terapeutiche volte a migliorare la funzionalità mitocondriale e a ridurre lo stress ossidativo nelle sindromi di Down e di Rett. Individuazione e caratterizzazione delle vie di signaling coinvolte nel processo neurodegenerativo. Studio del meccanismo patogenetico dei peptidi tossici di Tau e Beta-amiloide a livello neuronale. Caratterizzazione dei meccanismi della morte cellulare programmata in S. cerevisiae; ruolo dei mitocondri nella risposta allo stress e nella resistenza alla morte cellulare; segnalazione retrograda mitocondri-nucleo; espressione eterologa di BRCA2 e studio del suo effetto sui processi di crescita e morte cellulare; espressione eterologa di proteine virali di pianta ed effetto sui processi di crescita e morte cellulare. Studio del metabolismo energetico del tumore e identificazione di nuovi pathway metabolici quali potenziali target per lo sviluppo di terapie anti-tumorali specifiche. Caratterizzazione di molecole/complessi molecolari di membrana coinvolti nell’invasione tumorale. Ruolo di mutazioni del DNA mitocondriale nella progressione tumorale e nella formazione di metastasi. Identificazione di nuove vie di segnale alterate nell’inizio e nella progressione tumorale. STUDIO DELLA BIODIVERSITÀ MOLECOLARE PER LO SVILUPPO DI PRODOTTI E PROCESSI INNOVATIVI L’avvento delle tecnologie high-throughput, particolarmente le piattaforme di sequenziamento di nuova generazione, ha innescato una profonda rivoluzione della ricerca biomedica sia per la scala, che ora ha raggiunto una dimensione “omica”, sia per l’apertura di nuovi orizzonti con applicazioni potenziali fino a qualche tempo fa inimmaginabili. La ricerca su scala “omica”, che produce enormi volumi di dati ancora in crescita esponenziale e a costi sempre più contenuti, necessita di infrastrutture ICT e sistemi avanzati di analisi bioinformatica. In tale scenario si collocano le linee di ricerca di questa commessa, che si avvalgono di competenze multidisciplinari, dell’integrazione delle più avanzate attività sperimentali e risorse computazionali per l’analisi e l’interpretazione dei dati e del supporto di grandi infrastrutture di ricerca europea quali ELIXIR (Bioinformatica) e LIFEWATCH (Biodiversità Molecolare). Principali Linee di Ricerca 1) Sviluppo di metodologie bioinformatiche e banche dati specializzate per l’analisi tassonomica e la caratterizzazione funzionale di dati “omici”. In particolare le metodologie bioinformatiche comprendono: i) assemblaggio e annotazione di genomi virali, procariotici ed eucariotici; ii) studio del trascrittoma in procarioti ed eucarioti e del pattern di splicing alternativo di geni eucariotici; iii) identificazione e caratterizzazione funzionale di eventi di RNA editing; iv) evoluzione e caratterizzazione funzionale del genoma mitocondriale; v) caratterizzazione tassonomica e funzionale del microbioma. 2) Annotazione strutturale e funzionale del genoma e dei meccanismi di regolazione dell’espressione genica di organismi procariotici ed eucariotici, virus e organelli (mitocondri e cloroplasti) attraverso tecnologie High-Throughput Sequencing (HTS) e strumenti bioinformatici avanzati. In particolare, l’attività di ricerca è volta all’assemblaggio e all’annotazione funzionale dei genomi, all’analisi del trascrittoma e agli studi sul pattern di splicing alternativo dei geni eucariotici, allo studio dell’RNA editing, degli altri caratteri epigenetici e delle interazioni acidi nucleici – proteine. 3) Caratterizzazione tassonomica e funzionale del microbioma di campioni ambientali (tra i quali acque, suoli, sedimenti), clinici (tra i quali feci, mucosa intestinale, aria espirata) ed agroalimentari (tra i quali prodotti intermedi di filiere fermentative) basata su approcci metagenomici con tecnologie di sequenziamento ad alta processività (HTS) e strumenti bioinformatici avanzati. Tecnologie di indagine Le tecnologie di indagine utilizzate includono: sistemi automatici e strumentazione avanzata per l’estrazione di acidi nucleici (DNA e RNA) da campioni clinici e ambientali eterogenei, per il sequenziamento massivo e per la caratterizzazione enzimatica di proteine espresse in sistemi eterologhi; piattaforme bioinformatiche avanzate per lo storage e l’analisi dei dati, incluse banche dati specializzate, algoritmi e software per l’analisi bioinformatica. Obiettivi della ricerca I principali obiettivi della ricerca includono: 1) caratterizzazione dei processi molecolari specifici nell’invecchiamento, nelle malattie neurodegenerative e nei tumori e identificazione di biomarker specifici della condizione patologica e della sua progressione. 2) Sviluppo di metodologie innovative sperimentali e bioinformatiche per l’analisi metagenomica, per la caratterizzazione tassonomica e funzionale della biodiversità microbica di campioni alimentari, ambientali e clinici, volta al monitoraggio ambientale, alla tutela della qualità, della tracciabilità e della sicurezza degli alimenti e allo studio di correlazioni rispetto a specifiche condizioni fisiologiche e patologiche. 3) Identificazione e caratterizzazione di nuovi ceppi microbici e prodotti genici per lo sviluppo di processi innovativi per applicazioni biotecnologiche in ambito medico, agroalimentare e ambientale. In particolare, l’analisi di campioni provenienti da ambienti “estremi” o comunque sede di specifiche attività metaboliche sarà volta alla ricerca di nuove funzionalità molecolari potenzialmente trasferibili alle catene biotecnologiche. 4) Sviluppo ed erogazione di servizi e consulenze a soggetti pubblici e privati. (literal)
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