Descrizione del modulo "CUTIGNANO - Chimica bio-organica di molecole naturali e lipidi bioattivi (PM.P01.020.002)"

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  • Descrizione del modulo "CUTIGNANO - Chimica bio-organica di molecole naturali e lipidi bioattivi (PM.P01.020.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Ottenimento di composti di interesse per la salute dell'uomo; Ottimizzazione dello sfruttamento di risorse naturali; Sviluppo di sitemi industriali eco-compatibili; Innovazione biotecnologica. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La tematica del modulo di ricerca si sviluppa intorno all'identificazione di composti bioattivi e ai processi biosintetici che ne sovrintendono la produzione. Gli studi, focalizzati sul metabolismo di mediatori lipidici e prodotti naturali di interesse biotecnologico, comprendono anche la caratterizzazione degli enzimi, dei pathway biosintetici e dei meccanismi biochimici deputati alla sintesi dei prodotti di interesse (anche attraverso il monitoraggio delle variazione dei profili metabolici) in micro- (diatomee, dinoflagellati, ciliati) e macro- organismi (principalmente, invertebrati ed alghe) marini. Gli interessi della ricerca comprendono 1) lo sviluppo di metodologie analitiche e molecolari specifiche per la caratterizzazione di prodotti funzionali di natura lipidica, 2) lo studio degli aspetti metabolici connessi a prodotti di interesse biotecnologico in organismi non convenzionali, 3) la produzione biotecnologica del prodotto o dell'organismo che produce il composto di interesse, 4) la correlazione tra biosintesi e funzione di composti naturali (literal)
Competenze
  • Lo sviluppo delle tematiche proposte può contare sull'attività pregressa e su una fitta rete di collaborazioni nazionali ed internazionali in (a) biosintesi e caratterizzazione dei pathway metabolici, attraverso individuazione degli step enzimatici e della regolazione della via biochimica, nonché uso di elicitori e promotori; (b)) selezione delle fonti biologiche, mediante raccolta su scala mondiale degli organismi e allestimento di colture di laboratorio; (c) biochimica di proteine e lipidi; (d) biologia cellulare e molecolare; (e) colture di protisti marini su scala piccola e media;. I ricercatori del modulo hanno una consolidata esperienza in chimica bio-organica e biochimica, con competenze in isolamento di metaboliti e proteine, caratterizzazione strutturale, utilizzo di NMR, spettrometria di massa e tecnhciche conesse come LC-MS/MS e GC-MS/MS, utilizzo di probe fluorescenti ed isotopici, incluso molecole marcate con isotopi stabili (deuterio e 13C) o radioattivi (trizio e 14C) di idrogeno e carbonio. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • Produzione biotecnologica di prodotti naturali. (literal)
Tecnologie
  • biosintesi, trascrittomica, lipidomica, profiling metabolici, chemical genetics (literal)
Obiettivi
  • Individuazione dei pathway biosintetici responsabili della sintesi di composti di interesse farmaceutico e cosmetico da organismi marini. Analisi di mediatori lipidici coinvolti nella risposta immunitaria naturale e in disfunzioni della sistemma immunitario; (literal)
Stato dell'arte
  • Le moderne tecniche biomolecolari, come protein-engineering e pathway-engineering, suggeriscono che a breve la bio-produzione di prodotti naturali di interesse biotecnologico, in particolare in campo medico, sarà una valida alternativa ai processi chimici tradizionali. Tuttavia lo sviluppo di queste tecniche richiede un'approfondita consapevolezza dei processi metabolici ed in particolare dei processi associati alla formazione dei metaboliti secondari. Attualmente, le informazioni disponibili sul metabolismo secondario sono in generale piuttosto ridotte, per non dire scarse nel caso di organismi marini. In effetti, meno del 5% delle risorse di origine biologica che si trovano sotto la superficie degli oceani è stata investigata sebbene \".. the vast repertoire of structures that have so far been identified from marine invertebrates frequently have no comparable equivalent in terrestrial organisms. This dichotomy will only increase as more and more investigators use marine-derived agents as bioprobes, scaffolds for synthesis, and drug leads and/or candidates'\" (Newman and Cragg, Developmental Therapeutics Program, National Cancer Institute). (literal)
Tecniche di indagine
  • Studi di biosintesi su sistemi in vivo o in vitro (preparati cell-free ed enziamtic) mediante precursori marcati; identificazione dei composti intermedi; individuazione e purificazione delle attività enzimatiche coinvolte nei processi biosintetici mediante tecniche elettroforetiche e cromatografiche; analisi metaboliche di matrici complesse di metaboliti (metabolomica) e di lipidi (lipidomica); diagrammi di flusso di materia; analisi strumentali mediante NMR e MS; analisi BLAST; tecniche di biologia molecolare; colture cellulari di protisti marini; colture massive di microalghe marine e di acqua dolce. (literal)
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