Descrizione del modulo "Analisi di famiglie proteiche e predizione strutturale di proteine modello. (SV.P17.009.002)"

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  • Descrizione del modulo "Analisi di famiglie proteiche e predizione strutturale di proteine modello. (SV.P17.009.002)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • I peptidi dotati di attività pro-angiogenica e quelli dotati di attivita' antiangiogenica possono essere utilizzati per lo sviluppo di composti non-peptidici per applicazioni farmacologiche nella terapia rispettivamente del riparo delle ferite, in situazioni in questa capacita' sia in tutto o in parte compromessa (ad esempio, nel diabete) e dei tumori. I frammenti di anticorpi di tipo scFv dotati di stabilita' elevata e con regioni del framework umanizzate possono essere utilizzati come \"impalcatura\" su cui trasferire i siti di legame per antigeni di interesse biomedico per ottenere frammenti anticorpali per scopi terapeutici. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La ricerca riguarda l'analisi comparativa, effettuata con metodi bioinformatici, di specifiche famiglie di proteine correlate evoluzionisticamente (omologhe) e la predizione strutturale di proteine modello. L'analisi comparativa di famiglie proteiche consiste nel confronto tra sequenze amminoacidiche, strutture tridimensionali e funzioni biologiche, finalizzata alla comprensione delle relazioni che legano questi parametri. Tale comprensione è la base razionale necessaria per poter effettuare sia predizioni strutturali a partire dalla sequenza (mediante tecniche di modellizzazione per omologia), che predizioni funzionali a partire da sequenze e strutture note. Inoltre, sulla base di tali relazioni è possibile progettare modifiche di strutture proteiche (\"protein design\") per ottenere proteine con proprietà desiderate, tra le quali una maggiore stabilità o una diversa specificità, finalizzate a diversi tipi di applicazioni, dal settore biomedico a quello industriale. Infine, dal confronto tra sequenze, strutture e funzioni proteiche è possibile dedurre relazioni evoluzionistiche tra le proteine stesse. (literal)
Competenze
  • Conoscenza di caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche, farmaceutiche e mediche di macromolecole biologiche acquisita nel corso di numerose analisi comparative di specifiche famiglie proteiche e di molecole di tRNA, e di relazioni tra sequenze, strutture e funzioni di macromolecole biologiche di importanza biomedica e farmaceutica (ad esempio: anticorpi, molecole coinvolte nella adesione cellulare, emoglobine, tRNA mitocondriali umani, e molte altre). Familiarita' con i principali tra i numerosi metodi e programmi di indagine utilizzabili per tali studi sviluppati dalla comunita' bioinformatica, e conoscenza di linguaggi di programmazione adeguati a generare strumenti necessari per analisi \"ad hoc\" (scripts in Unix e Perl). (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • La generazione di anticorpi stabili e dotati di specificita' nei confronti di un determinato antigene potra' essere utilizzata nel corso di processi industriali per la produzione di antigeni di interesse commerciale, ed in particolare ai fini della loro purificazione. (literal)
Tecnologie
  • Le tecnologie utilizzate consistono principalmente in metodi per: – comprendere le relazioni evoluzionistiche tra macromolecole biologiche, in particolare proteine e tRNA; – comprendere le relazioni tra sequenze, strutture e funzioni di molecole proteiche; – predire la struttura tridimensionale di proteine a partire dalla conoscenza della sola sequenza amminoacidica; – predire la funzione delle proteine a partire dalla conoscenza della sequenza amminoacidica e/o della struttura tridimensionale; – progettare proteine con proprieta' modificate (ad esempio: dotate di una maggiore termostabilita' o della capacita' di interagire selettivamente con determinate molecole); – progettare composti a basso peso molecolare, potenzialmente utilizzabili per scopi sia farmacologici che biotecnologici, dotati di funzioni analoghe oppure opposte a quelle di determinate proteine; – automatizzare, laddove possibile, le operazioni richieste nell'ambito degli studi sopracitati (principalmente, mediante programmazione in Perl e scripts in Unix) (literal)
Obiettivi
  • Analizzare famiglie proteiche di interesse biomedico e/o industriale al fine di comprendere le relazioni tra le loro sequenze, strutture e funzioni ed, eventualmente, individuare regole più generali applicabili anche ad altre famiglie proteiche. Analizzare sequenze e strutture di tRNA mitocondriali umani e di lievito al fine di comprendere la base molecolare di mutazioni correlate con patologie importanti. Costruire modelli tridimensionali accurati di molecole proteiche per le quali non sono disponibili informazioni strutturali determinate con metodi sperimentali al fine di razionalizzarne proprieta' biologiche e/o di disegnare varianti dotate di proprieta' specifiche. Progettare peptidi dotati di attività biologica (in particolare, pro- o anti-angiogenica), proteine con proprieta' modificate (ad esempio, in grado di esprimersi in quantita' elevate nel citoplasma di E. coli) e frammenti anticorpali dotati di stabilita' elevata e specificita' desiderata da utilizzare per applicazioni biotecnologiche, terapeutiche o industriali. (literal)
Stato dell'arte
  • I recenti sviluppi tecnologici e l'introduzione di metodi \"high-throughput\" nel campo delle scienze biologiche, ad esempio nella genomica, trascrittomica e proteomica, hanno consentito di produrre una enorme quantità di dati che necessitano di essere analizzati e compresi al fine di estrarre da essi informazioni che consentano di aumentare la conoscenza del mondo circostante a livello molecolare e realizzare strumenti utili in campo biomedico, agroalimentare, ambientale e farmacologico. Questa esigenza ha dato un notevole impulso allo sviluppo di metodi computazionali finalizzati ad integrare ed elaborare i dati disponibili e a renderli facilmente fruibili da parte di tutta la comunità scientifica. In questo contesto, l'analisi di famiglie di proteine correlate evoluzionisticamente e la comprensione delle relazioni tra queste, si propongono come obiettivo di sfruttare tali relazioni per ottenere informazioni strutturali e funzionali relative a proteine sconosciute. (literal)
Tecniche di indagine
  • Conoscenza di caratteristiche chimiche, fisiche, biologiche, farmaceutiche e mediche di macromolecole biologiche acquisita nel corso di numerose analisi comparative di specifiche famiglie proteiche e di molecole di tRNA, e di relazioni tra sequenze, strutture e funzioni di macromolecole biologiche di importanza biomedica e farmaceutica (ad esempio: anticorpi, molecole coinvolte nella adesione cellulare, emoglobine, tRNA mitocondriali umani, e molte altre). Familiarita' con i principali tra i numerosi metodi e programmi di indagine utilizzabili per tali studi sviluppati dalla comunita' bioinformatica, e conoscenza di linguaggi di programmazione adeguati a generare strumenti necessari per analisi \"ad hoc\" (scripts in Unix e Perl). (literal)
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