TO61: Applicazione di metodi della fisica teorica a sistemi biologici

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1 TO61: Applicazione di metodi della fisica teorica a sistemi biologici Obiettivi: Offrire l opportunita ai vari gruppi che in questi ultimi anni, all interno dell INFN, hanno cominciato a lavorare al confine tra fisica e biologia di dialogare tra loro e costruire progetti di ricerca in comune Offrire l opportunita ad altre sezioni di aprire nuove linee di ricerca in questa direzione 1

2 Questa iniziativa si inserisce in un panorama internazionale di grande interesse per progetti al confine tra Fisica e Biologia. La Biologia molecolare in generale e la Genomica in particolare sono una delle priorita del nuovo programma quadro FP7. A partire dal 2004 esiste (a fianco di hep-th,hep-ph ecc.) un nuovo archivio di quantitative biology che si chiama q-bio. Il link e Sia in Italia che all estero stanno nascendo Scuole, Master e Dottorati di Biologia Computazionale i cui gruppi promotori sono composti da Fisici teorici e Biologi. All estero c e una crescente offerta di posizioni per fisici, matematici ed esperti di informatica con una formazione di tipo teorico su questi temi. 2

3 Sezione resp. locale partecipanti Dott./Ass. BA S. Stramaglia 8 (6.2) 2 BO A. Bazzani 5 (2.6) 1 CT V. Latora 7 (2.7) 0 FI F. Bagnoli 11 (7.7) 3 MI G. Tiana 6 (4.6) 3 MIB C. Destri 3 (1.2) 0 NA M. Nicodemi 6 (3.3) 1 PD A. Stella 7 (6.2) 3 PR R. Burioni 4 (2.3) 0 RM2 S. Morante 6 (4.6) 2 SA S. Scarpetta 2 (1.6) 0 TO M. Caselle 12 (10.7) 8 Totale 77 (53.7) 23 3

4 Risultati Circa 180 articoli su riviste ISI nell ultimo triennio di cui 25 PRL, 7 PNAS. Di queste una frazione significativa su riviste di Biologia e Medicina (indicizzate su PubMed e MedLine) 25 laureati tra Dottorati e Lauree Magistrali. Collaborazioni scientifiche in atto (cioe con articoli gia pubblicati) con piu di 20 centri di ricerca in Biologia o Medicina italiani ed esteri. 4

5 Workshop Arcidosso (GR), September 6-8, 2006 Biophys 06: Theoretical Physics efforts real world challenges Bari, September 7-9, 2005 Theoretical Physics Methods in Quantitative Biology and Medicine bioph05/ Milano, September 23-25, 2004 Theoretical Physics Methods in Quantitative Biology 5

6 Arcidosso (GR), September 3-5, 2007 Biophys 07: Biology and beyond 6

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8 Didattica Torino: Master in Bioinformatica: Torino: Dottorato di Ricerca: Complex systems in post-genomic biology. Firenze: Dottorato di Ricerca: Nonlinear Dynamics and Complex Systems 8

9 Finanziamenti su fondi non INFN e non Cofin di Fisica 2 progetti FIRB, 3 progetti CIPE, 2 su fondi FP6, 5 su altri fondi (Banche, Centri di ricerca esteri...) FIRB Torino Il riconoscimento molecolare nelle interazioni proteinaligando, proteina-proteina e proteina superficie: sviluppo di approcci sperimentali e computazionali integrati per lo studio di sistemi di interesse farmaceutico. Firenze Sclerosi Multipla 9

10 CIPE Torino Meccanica statistica e teoria dei grafi per i networks cellulari Torino Analisi dell espressione genica di AP-2 durante la trasformazione neoplastica tramite l utilizzo di microarrays e RNAi Torino Modellizzazione in silico di circuiti di segnale intracellulari che regolano la formazione del sistema vascolare FP6 Bari+Padova Models of Biological Macromolecules Firenze Energy landscape of coarse-grained protein models, AFM stretching of proteins 10

11 Linee di ricerca Le linee di ricerca all interno di TO61 possono essere organizzate in quattro grossi filoni. 1] Simulazioni con metodi M.C. o D.M. 2] Genomica 3] Reti Neurali (reali ed in silico) 4] Biofisica Maggiori dettagli su: caselle/fb11 11

12 1] Simulazione di modelli di interesse per la biologia. Protein folding Simulazione mediante dinamica molecolare di membrane cellulari Modellizzazione di Proteine, DNA e loro interazioni Modellizzazione della mobilita cellulare e della dinamica di popolazioni cellulari Sviluppo di nuovi algoritmi per la simulazioni di sistemi complessi 2] Genomica Identificazione e annotazione di nuovi geni a partire dalle proprieta statistiche della sequenza di DNA Studio della regolazione genica mediante metodi statistici Clustering e studio di correlazioni in dati di espressione genica. Uso della teoria dei grafi per descrivere networks di regolazione genica 12

13 3] Reti Neurali Studio di segnali EEG Studio di circuiti neurali reali Studio di reti neurali in silico Support Vector Machines 4] Biofisica Uso della teoria dei polimeri per descrivere proteine e acidi nucleici Zipping/unzipping del DNA Modellizzazione della cromatina (X inactivation) Chemiotassi Gelation transition in colloids. 13

14 Rapporti con la Commissione V Su alcuni di questi argomenti c e una naturale convergenza con linee di ricerca della Comm.V: ISS : Neurobiologia, Studio di dispositivi biomorfi (Del Giudice) Genova: Popolazioni di agenti per algoritmi di ricostruzione di immagini (Magic5-Bottigli) 14