Descrizione del modulo "LAMA - Gli Estremofili: extremozimi, esopolisaccaridi e loro applicazioni (PM.P01.008.001)"

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  • Descrizione del modulo "LAMA - Gli Estremofili: extremozimi, esopolisaccaridi e loro applicazioni (PM.P01.008.001)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I risultati della presente ricerca potranno permettere l'ottenimento di molecole biotecnologiche da risorse poco esplorate e poco applicate come microorganismi non convenzionali e scarti di lavorazioni industriali, utilizzando tecniche che permettano di ottenere prodotti ad alto valore aggiunto con proprietà biochimiche nuove e con basso impatto ambientale. (literal)
Tematiche di ricerca
  • Una delle tematiche di ricerca riguarda la caratterizzazione e classificazione di microrganismi estremofili isolati da ambienti naturali o derivanti dalle attività umane. Tale ricerca oltre ad avere interesse per lo sviluppo di conoscenze e competenze è utile per l'ottenimento di microrganismi produttori di biomolecole delle quali si studiano approfonditamente sia la struttura chimica che le proprietà biochimiche e il loro eventuale impiego in biotecnologie industriali. Per questo fine si devono ottenere biomasse in larga scala, in maniera economica, riproducibili e a basso impatto ambientale. I biometaboliti di interesse sono polisaccaridi, polimeri di parete, enzimi, osmoprotettori, lipidi e biogas, etc. (literal)
Competenze
  • Nell' ambito del presente modulo esistono conoscenze pluriennali di microbiologia di base ed avanzata, di chimica, di chimica delle fermentazioni e di studio delle proprietà biologiche dei metaboliti degli estremofili. In particolare l' approccio all'isolamento di estremofili produttori di biomolecole e la classificazione su base polifasica. Inoltre anche le competenze di enzimologia sono proprie del personale che afferisce a queste ricerche. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Le proprietà biochimiche delle biomolecole studiate permetteranno di comprendere quale possa essere il loro impiego. Polimeri di origine microbica sono già in commercio e ottenere tali molecole con proprietà nuove e/o migliori certamente sarà di interesse per le biotecnologie industriali. I risultati conseguiti dalla presente ricerca possono essere di ausilio per il miglioramento di alcuni processi industriali. Ampia applicazione possono avere gli estremozimi per le interessanti proprietà biochimiche che essi hanno. Inoltre la conoscenza delle proprietà biochimiche di biomolecole di parete e/o di membrana dei microrganismi permettono di comprendere la resistenza dei microrganismi stessi ai farmaci e/o agli stress ambientali. In ambedue i casi è di interesse per la progettazione di farmaci e di molecole per migliorare la resistenza di altri organismi agli ingiurie ambientali. La conoscenza del rapporto struttura-funzione di biomolecole permette la comprensione del meccanismo di azione e quindi anche in questo caso l' applicabilità delle biomolecole in farmaceutica, in altri processi biotecnologici. (literal)
Tecnologie
  • L' applicazione delle tecniche di chimica delle fermentazioni permettono di conoscere e programmare le crescite microbiche ed indirizzare la produzione di biomolecole. L' utilizzo di tecnologie di estrazione e purificazione innovative permette l' ottenimento dei prodotti a basso impatto ambientale. Analogamente estrazioni mirate permettono di salvaguardare le molecole labili ma che hanno proprietà applicative. (literal)
Obiettivi
  • Obiettivo generale della presente ricerca è l' ottenimento di nuove biomolecole da estremofili sia di nuovo isolamento che da ceppoteca dell' ICB nonchè la caratterizzazione e lo studio conformazionale di molecole anche non nuove. Obiettivi specifici sono: a) isolamento di nuovi estremofili da habitat naturali e non; b) crescita degli stessi su terreni opportuni per esprimere al meglio le biomolecole di interesse anche impiegando terreni di scarto e/o terreni esausti di altre crescite microbiche; c) estrazione e purificazione delle biomolecole anche utilizzando metodi a basso impatto ambientale; d) studio delle proprietà biochimiche di biopolimeri, di enzimi ed esopolisaccaridi; e) studio della fisiologia di produzione di biogas; resitenza degli estremofili a parametri fisici per studi di astrobiologia. (literal)
Stato dell'arte
  • Le sostanze naturali da estremofili che hanno dato un forte impatto socio economico sono numerose, un esempio importante è l' impiego delle DNapolimerasi nella PCR. Le proprietà di termoresistenza, di termofilia e di resistenza ai denaturanti in maniera generalizzata, rendono gli estremozimi molecole di grande interesse applicativo. Gli estremofili sono in molti casi microorganismi molto versatili che producono una serie di metaboliti interessanti sia per la comprensione della struttura che delle proprietà biochimiche, e tali conoscenze possono essere trasferite per ottenere modelli molecolari sintetici o semisintetici con proprietà biochimiche nuove. In tutto il mondo esistono gruppi di ricerca che studiano i vari fenotipi degli estremofili. Infatti il genoma di molti di essi è già noto. Oggi gli estremofili sono anche studiati per la produzione di biogas come energia alternativa. (literal)
Tecniche di indagine
  • Le tecniche che si usano per il conseguimento degli obiettivi del presente progetto sono di microbiologia di base ed avanzata che permettono di avere la materia prima per il progetto. Tali tecniche prevedono l' utilizzo di incubatori e di fermentatori da 1 litro a 100 litri. Le tecniche della chimica (estrazione, purificazione, derivatizzazioni, degradazioni ed identificazione mediante NMR e MS) permettono la definizione strutturale dei metaboliti. Le tecniche di biochimica permettono l' approfondimento delle proprietà biologiche dei metaboliti. Per la genotipizzazione dei microorganismi isolati mediante approcci biomolecolari si utilizzeranno omologia DNA-DNA, DNA-fingerprint, sequenziamento 16S RNA, DGGE e qPCR taxa o specie specifici, array. (literal)
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