Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Bioinformatica:

Transcript

1 Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Bioinformatica: Functional Genomics (6 CFU) I anno, I semestre: prof. Martin Kater in lingua Inglese Il corso ha come principale obbiettivo quello di far conoscere agli studenti le moderne strategie di genomica funzionale applicate a diversi organismi modello. Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali I anno, II semestre: (curriculum Biotecnologie Molecolari per l Industria e per l Ambiente) I parte (3CFU) II parte (3CFU) dott. iero Morandini dott. aolo esaresi Il corso si propone di presentare e discutere i criteri e metodi per la f ormulazione di un progetto biotecnologico, basato sull'utilizzo di cellule vegetali o piante, per produzioni di interesse industriale o per la tutela ambientale

2 Basi teoriche per la generazione di organismi vegetali migliorati Analisi della funzione di Geni Elaborazione di un progetto biotecnologico Linee transgeniche e non recanti il gene modificato e caratterizzate dal fenotipo d interesse

3 Functional Genomics: rof. Kater DNA (storage) Transcription Translation roteins Gene Expression roteomics Environment Biochemical Circuitry henotypes (Traits) Metabolomics

4 Scoperta della funzione di un gene dalla mutazione (fenotipo) al gene. FORWARD GENETICS: Dal gene al fenotipo REVERSE GENETICS: La ricerca di una mutazione in un gene pre-selezionato si chiama: Gene tagging.

5 REVERSE GENETICS HOW TO MAKE SECIFIC KNOCK-OUTS? Bacteria: Transposons Homologous recombination Yeast: Homologous recombination Worms: RNAi lant: T-DNA tagging Flies: Transposons element Animals: Homologous recombination

6 Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte I: dott. Morandini Ingegneria metabolica probabilmente efficace probab. inefficace (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) S S S S S S S A A A A A B B B B E B C C Q C F C TF A B C S S A B A B A B Y Z C C C W X Q AT...per sviluppare nuovi materiali o produzioni più efficienti

7 Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte I: dott. Morandini artendo dalle proprietà degli enzimi è possibile descrivere i sistemi metabolici complessi? enzima isolato tipo Michaelis-Menten Risposta di un flusso metabolico alla variazione dell enzima Light 400 μmol/m 2 *s v = V K 1+ f S S ( S / K S / K + / eq K ) % reduct. Aldolase % inhibit. hotosynt Enzyme (% wt)

8 Biotecnologie Vegetali Industriali e Ambientali parte II: dott. esaresi Aumento della popolazione del 34% rispetto alla situazione attuale Gran parte di questo aumento avverrà nei paesi in via di sviluppo La produzione di cibo dovrà aumentare di circa il 70% (senza calcolare la biomassa utilizzata per la produzione di biocombustibili)

9 Quanta terra mangia l agricoltura? otenziale teorico: superficie del pianeta 13 MLD ha 1,5 MLD ha con bio -tecnologie Anno MLD 4 MLD ha senza bio -tecnologie Anno MLD 6 MLD ha senza bio -tecnologie 4.3 MLD ha non coltivabili 3.8 MLD ha foreste steppe 3.4 MLD ha pascoli 1.5 MLD ha terra arabile

10 Il grano agli inizi del secolo scorso a

11 La rivoluzione verde

12 Joint European Biorefinery Vision for 2030

13

14 BIOCOMBUSTIBILI: Una nuova frontiera per le biotecnologie

15 Delila (DEL) e Rosea1 (Ros1) clonati da bocca di leone (Antirrhinum majus): DEL: fattore di trascrizione denominato basic helix-loop-helix Ros1: fattore di trascrizione della famiglia MYB E8: promotore specifico dei frutti, si attiva in presenza di etilene

16 Un singolo gene è in grado di modulare la dimensione delle radici di riso e aumentarne la produttività