Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari & Industriali (Classe LM-08)

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1 Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari & Industriali (Classe LM-08) ARGOMENTI PER INTERNATO TESI A.A. 2013/14 COGNOME E NOME DOCENTE/I: Roberto Bernardoni INSEGNAMENTO/I: Genetica funzionale ARGOMENTO 1: Studio funzionale del gene dmrp di Drosophila melanogaster in relazioni ai due potenziali omologhi umani: ABC-C1 e ABC-C3: suo ruolo fisiologico e nell insorgenza di tumori. I geni della famiglia ABC (ATP-Binding Cassette) codificano trasportatori di membrana ATP dipendenti, conservati nella scala evolutiva, insetti compresi. Nonostante intensamente studiati perchè capaci di espellere dalle cellule molecole utilizzate per il trattamento chemioterapico determinando fenomeni di resistenza multipla negli ammalati di tumore, poco o nulla si sa della loro funzione fisiologica. Dati recenti del nostro laboratorio hanno prodotto le seguenti evidenze: 1) alcuni componenti della sottofamiglia ABC-C funzionano come oncogeni mentre altri come oncosoppressori; 2) molti di questi sono regolati trascrizionalmente dalle proteine della famiglia Myc (c-myc, N-Myc); 3) dati preliminari da colture cellulari sembrano indicare che alcuni di essi possano mediare un effetto di competizione cellulare che risulta nella morte delle cellule che non li esprimono e sopravvivenza e proliferazione delle cellule che li esprimono. La cell competition è nota e caratterizzata da tempo in vivo utilizzando Drosophila. Si sa che spesso è l overespressione del fattore Myc di drosophila a determinare il comportamento delle cellule che vincono la competizione. Ci proponiamo di studiare il coinvolgimento del gene dmrp di Drosophila nella cell competition e in generale di caratterizzarne il ruolo fisiologico durante lo sviluppo, mettendolo in relazione ai due potenziali ortologhi umani ABC-C1 e ABC-C3. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dip. di Farmacia e Biotecnologie, Via Selmi, 3 PERIODO: da concordare NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Ottima conoscenza degli approcci sperimentali tipici della Genetica molecolare in sistemi modello. ARGOMENTO 2: Ruolo del gene gcm di Drosophila melanogaster nello sviluppo del sistema nervoso e del sistema ematopoietico (deputato all immunità innata). The nervous system constitutes one of the most complex tissues, made of neurons and glia of different types. Neurons transmit the electrical signal, glia allow neuronal development, function and survival. These cells arise from multipotent precursors or stem cells. The Glide/Gcm transcription factor constitutes the determinant that makes the choice between glial and neuronal fates in the Drosophila nervous system. In the absence of Glide/Gcm glia transform into neurons and, conversely, its ectopic expression induces supernumerary glia at the expense of neurons. This represents a very simple asset to analyze cell differentiation and to understand the mechanisms underlying gliogenesis. Our goal is to study the molecular and the epigenetic events controlling cell differentiation and reprogramming. Glide/Gcm is also necessary for the differentiation of hemocytes, using a molecular pathway that is evolutionarily conserved (JAK/STAT, GATA factors ). This raises several questions: what makes the difference between blood and glia? Is Glide/Gcm functionally conserved in hematopoiesis? Since Drosophila glia play the role of macrophages during metamorphosis and upon

2 injury, do they act as vertebrate activated microglia, the resident macrophages of the vertebrate nervous system? To answer these questions we are using genetic,high throughput approaches and we are tackling the aspect of evolution as well. Wehave recently found that a direct target of Glide/Gcm is involved in the choice between blood and glia. We have also found that Gcm is functionally conserved in hematopoiesis and plays a role in the immune response in mice. Our data speak in favor of Glide/Gcm triggering an ancestral blood cell fate. They also allow us to use flies to look at the intertwining between immune and nervous tissues, a homeostatic process that is altered in autoimmune, degenerative diseases and upon injury. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Institute de Genetique Moleculaire et Cellulaire- IGBMC (ULP/INSERM/CNRS), Illkirch, c.u. de Starsbourg, France Presso il laboratorio della Dr.ssa ANGELA GIANGRANDE, Dep. Génomique fonctionnelle & cancer. PERIODO: da concordare NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Ottima conoscenza degli approcci sperimentali tipici della Genetica molecolare in sistemi modello. Buona conoscenza dell inglese parlato e scritto. Superamento di un colloquio con la responsabile del laboratorio francese (Dr.ssa Giangrande). COGNOME E NOME DOCENTE/I: Boi Cristiana, Sarti Giulio Cesare INSEGNAMENTO/I: Bioseparazioni, Principi di ingegneria biochimica ARGOMENTO 1: Rimozione di tossine in processi di aferesi terapeutica L attività di tipo sperimentale consiste nella rimozione di tossine presenti nell organismo umano a causa di patologie o di malfunzionamento di organi vitali quali fegato e reni. Il progetto, in collaborazione con azienda leader nella produzione di sistemi per emodialisi e disfunzioni multiorgano, si propone di funzionalizzare membrane in modo da poterle utilizzare per l adsorbimento delle tossine da rimuovere. Di particolare interesse sono gli aspetti analitici che verranno sviluppati durante l internato di tesi. SEDE DELL INTERNATO: DICAM, laboratorio di via Terracini 34, Bologna PERIODO: a partire da ottobre 2013 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 COGNOME E NOME DOCENTI: Bonsi Laura / Alviano Francesco INSEGNAMENTO: Cellule Staminali ARGOMENTO 1: Isolamento, caratterizzazione e differenziamento in vitro di cellule staminali isolate dalla membrana amniotica in cellule insulino-secernenti. La placenta umana e gli annessi extraembrionali rappresentano una fonte interessante di cellule staminali pluripotenti, facilmente disponibili in quanto considerati tessuti di scarto. Nella membrana amniotica in particolare sono presenti due popolazioni cellulari diverse: le cellule epiteliali amniotiche (AECs) capaci di acquisire fenotipo e funzionalità di cellule beta dopo il trattamento di

3 induzione in senso pancreatico; le cellule mesenchimali dello stroma connettivale (AM-MSCs) candidate per generare in vitro strutture simili alle isole pancreatiche sulla base del potenziale angiogenico, trofico ed immunomodulatorio. Per caratterizzare i cambiamenti che occorrono durante il processo di differenziamento dalle cellule staminali alle cellule mature terminalmente funzionali come le cellule insulino-secernenti, nuovi approcci di indagine molecolare come l'epigenetica, la metabolomica e la secretomica potrebbero fornire un importante contributo. L attività di ricerca presentata si propone di studiare nello specifico le potenzialità delle cellule staminali epiteliali e mesenchimali derivanti da membrana amniotica per generare strutture simili alle isole pancreatiche per migliorare la resa quantitativa e qualitativa del processo di differenziamento in vitro. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale - sede operativa di Istologia, Embriologia e Biologia Applicata Via Belmeloro 8 PERIODO: da Gennaio/Marzo 2014 a Gennaio/Marzo 2015 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 (tra studenti di Biotec Molecolari, Biotec Mediche e Biotec Farmaceutiche). REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Curriculum compatibile al lavoro che verrà svolto nel tirocinio ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: Diabetes Research Institute University of Miami - Miller School of Medicine DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI COGNOME E NOME DOCENTE/I: CAMPADELLI-FIUME Gabriella INSEGNAMENTO/I: Virologia Molecolare ARGOMENTO: Basi molecolari della penetrazione del virus herpes simplex (HSV) nella cellula La penetrazione di HSV nella cellula richiede gd come proteina che lega uno di due recettori alternativi, e le tre glicoproteine virali gb, gh, gl, che eseguono la fusione. Le vie di penetrazione sono multiple, a variano al variare della cellula. Recentemente il nostro laboratorio ha scoperto che l integrina avb3 serve come fattore di indirizzamento del virus a una specifica via di penetrazione, caratterizzata per iniziare ai lipid raft, richiedere dinamina2 e endosomi acidici. Gli esperimenti in corso indicano che avb3 integrina serve anche come sensore del virus, e dà inizio alla risposta cellulare innata. L evidenza è basata su esperimenti di silenziamento ed esame mediante RT-PCR arrays della espressione genica di molecole coinvolte nella segnalazione di NF-kB. Verranno proseguiti gli esperimenti di silenziamento e caratterizzazione della risposta innata dipendente da integrina avb3. Tecniche prevalenti di ricerca: Biologia Molecolare. Come seconda linea di ricerca, attraverso un approccio di systems biology, silenzia mento sistematico e two hybrid system, verrà ricercato il recettore per gh/gl. SEDE DELL INTERNATO: Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale, sezione Virologia San Giacomo 12. PERIODO: da concordare NUMERO POSTI DISPONIBILI: da concordare

4 COGNOME E NOME DOCENTE/I: Ciurli Stefano INSEGNAMENTO/I: Spettroscopia NMR biomolecolare ARGOMENTO 1: Meccanismi molecolari che governano la risposta trascrizionale metallodipendente La presenza di ioni metallici nell ambiente intracellulare regola l espressione genica attraverso specifici fattori di trascrizione che, in risposta al legame di uno ione metallico, modificano la loro struttura terziaria e legano il DNA su un promotore, aumentando o diminuendo l espressione di importanti geni bersaglio. I prodotti dell espressione di questi geni sono di solito proteine direttamente coinvolte nel metabolismo e nell omeostasi del metallo, oppure enzimi che dipendono dalla presenza dello ione metallico nel loro sito attivo per svolgere la loro funzione catalitica. La regolazione genica metallo-dipendente è alla base di numerosi eventi di patogenicità batterica. Pertanto, lo studio a livello molecolare dei meccanismi di questa regolazione può configurarsi come un primo passo per elaborare possibili strategie antibatteriche efficaci. Nella ricerca proposta, l interazione metallo-dipendente tra la proteina di interesse e il DNA verrà studiata attraverso metodologie molecolari, biochimiche e strutturali per comprendere, a livello molecolare, le interazioni specifiche proteina-metallo e proteina-dna. L approccio utilizzato ha caratteristiche di multidisciplinarietà, attraverso l impiego sinergico di diverse tecniche di tipo biochimico, biologico-molecolare, strutturale e bio-informatico. ARGOMENTO 2: Studio di metallo-proteine coinvolte nel traffico intracellulare e nell omeostasi di metalli di transizione Le cellule si sono evolute imparando ad utilizzare i metalli di transizione in un grande numero di processi biochimici, inserendoli come componenti essenziali di macromolecole biologiche: in questa sede, i metalli di transizione svolgono numerose funzioni, ad esempio catalizzano reazioni enzimatiche, sono responsabili del trasporto dell ossigeno o del trasferimento elettronico, influenzano fortemente la struttura terziaria di numerose proteine dettandone la funzione e l attività. Il traffico intracellulare dei metalli di transizione viene controllato finemente attraverso proteine di trasporto specifiche, che hanno la duplice funzione da una parte di neutralizzare la tossicità che il metallo avrebbe in forma libera, e dall altra di portare i metalli nella loro corretta localizzazione subcellulare. In assenza di queste proteine accessorie, molte reazioni biochimiche catalizzate da enzimi contenenti ioni metallici, fondamentali per la vita, non potrebbero sussistere. La ricerca punterà a caratterizzare le proteine coinvolte nel trasporto intracellulare degli ioni metallici, a livello molecolare, biochimico e strutturale, attraverso la loro identificazione, l isolamento e la determinazione delle relazioni struttura-funzione, con l impiego di diverse tecniche di tipo biochimico, biologico-molecolare, strutturale e bio-informatico. ARGOMENTO 3: Studio di inibitori di ureasi L ureasi è un enzima nichel-dipendente presente in numerosi batteri, piante, funghi, alghe ed invertebrati. Esso catalizza la reazione di idrolisi dell urea in ammoniaca e carbammato, provocando un globale aumento del ph e determinando conseguenze negative sia in campo medico che agroambientale. Il batterio patogeno umano Helicobacter pylori, ad esempio, utilizza l ureasi per creare un microclima favorevole nello stomaco, dove il ph è molto basso, riuscendo a colonizzarlo. In agricoltura, l ureasi presente nei suoli idrolizza l urea fornita alle piante come fertilizzante, determinando sia una diminuzione della quantità di azoto disponibile per le piante stesse, sia un aumento del ph del suolo, nocivo alla vitalità delle radici vegetali. L obiettivo di questa ricerca è dunque lo studio e lo sviluppo di nuovi inibitori dell ureasi, al fine di caratterizzarne la loro azione inibitoria dal punto di vista cinetico, strutturale e molecolare. Lo

5 studio sarà effettuato mediante l impiego di diverse tecniche di tipo biochimico, biologicomolecolare, strutturale e chimico-fisico. SEDE DELL INTERNATO: Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie, Via Fanin 40, Bologna PERIODO: da marzo 2014 a marzo 2015 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE:Conoscenza di base di tecniche di clonaggio ed espressione genica e di purificazione di proteine. Disponibilità all apprendimento di tecniche nuove, biofisiche e strutturali, di caratterizzazione di proteine. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO:Centro di Risonanze Magnetiche, Università di Firenze; Facoltà di Scienze e Tecnologie, Libera Università di Bolzano; Altri laboratori all estero di cui valutare la disponibilità DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: NO COGNOME E NOME DOCENTE/I: Danielli Alberto (laboratorio prof. V. Scarlato) INSEGNAMENTO/I: Biologia Molecolare Avanzata ARGOMENTO 1: Caratterizzazione funzionale di un piccolo srna della cag pathogenicity island di Helicobacter pylori. Il T4SS di H. pylori è responsabile della traslocazione della tossina effettrice CagA e dell induzione di un elevata risposta proinfiammatoria provocata da IL-8 che, nel tempo, porta ad infiammazioni croniche, a distruzione dell epitelio gastrico e a proliferazione cellulare maligna. Risultati recenti hanno identificato un piccolo RNA (srna), a monte della sequenza codificante annotata per il gene HP0536 cagp. I possibili mrnas target all interno della cag-pai, ricercati per via bioinformatica, includono il trascritto codificante per la proteina chaperone-like CagF, fondamentale per la traslocazione di CagA: questo dato porta ad ipotizzare un possibile ruolo di regolatore posttrascrizionale del srna sull espressione della proteina CagF. Il progetto di tesi ha lo scopo di verificare questa ipotesi e/o di identificare altri mrna target del piccolo srna cag. ARGOMENTO 2: Omeostasi degli ioni metallici in Helicobacter pylori. Siamo interessati a comprendere i meccanismi molecolari che sottendono la percezione degli ioni metallici e la derivante regolazione di metallo-proteine essenziali, associate alla virulenza di H. pylori. Due regolatori trascrizionali, Fur e NikR, sono coinvolti nel controllo dell'espressione genica in modo metallo-dipendente, rispettivamente a ferro e nichel. Il nostro obiettivo è di dissezionare i circuiti di regolazione di Fur e NikR integrando approcci molecolari, biochimici e genomici, identificando i meccanismi di interazioni regolatore-dna, ed eseguendo esperimenti di legamecompetizione utilizzando anche differenti stati delle proteine regolatrici con i metalli, incluse analisi trascrizionali. ARGOMENTO 3: Caratterizzazione del circuito di regolazione heat-shock di H. pylori. In H. pylori, il circuito di regolazione preposto alla risposta da stress è controllato dai regolatori trascrizionali, HrcA e HspR, che reprimono congiuntamente tre operoni di risposta heat shock, tra cui l operoni che codificano per le chaperonine GroESL. Recenti evidenze suggeriscono che i regolatori e l operone groesl sono connessi in uno schema (network motif) di feedforward loop (FFL) incoerente di tipo 2, che appare importante per accelerare notevolmente la cinetica di risposta in seguito al segnale di stimolo del circuito. Network motifs come questo FFL rappresentano interessanti esempi di circuitazione, sia per quanto riguarda la biologia sintetica, come anche nel

6 campo della biologia dei sistemi. La tesi di laurea proposta mira a caratterizzare nel dettaglio i meccanismi molecolari che sottendono questo circuito, e a ricostituire un modello eterologo del FFL di H. pylori in Escherichia coli in cui l output del circuito controlli l espressione di geni reporter per l analisi delle dinamiche di risposta in vivo. SEDE DELL INTERNATO: - Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie (FaBiT) via Selmi, 3 PERIODO: Da concordare con lo studente (da Gennaio 2014 in poi) NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: entusiasmo, dedizione, preparazione, bonanza. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: dati riservati DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: sì (se attinenti alla preparazione del docente) COGNOME E NOME DOCENTE/I: Francia Francesco INSEGNAMENTO/I: Biochimica Cellulare e Strutturale con Laboratorio di Bioinformatica ARGOMENTO 1: Studi funzionali e strutturali di enzimi coinvolti nell'organicazione del carbonio nella microalga Chlamydomonas reinhardtii: effetto di modificazioni redox a carico di tioli proteici I sistemi di regolazione dell'attività enzimatica basati sulla chimica dei residui di cisteina sono universalmente distribuiti. Nei cloroplasti la quasi totalità degli enzimi del ciclo di Calvin risulta regolata dalla formazione/rottura tioredossina-dipendente di ponti disolfuro. Questa regolazione garantisce l'attivazione e l'inattivazione del ciclo in risposta alle condizioni di luce. Verrà studiato con saggi in vitro l'effetto della regolazione tioredossina-dipendente sui parametri cinetici delle reazioni catalizzate dagli enzimi bersaglio. Al sistema regolatorio appena descritto si affiancano altri meccanismi di regolazione redox basati su modificazioni post-traduzionali (PTMs), come ad esempio S-glutationilazione e S-nitrosilazione, che si verificano a carico di specifiche cisteine localizzate su proteine bersaglio. In condizione di stress, soprattutto in presenza di luce, le ROS (tra cui il perossido di idrogeno) prodotte abbondantemente nei cloroplasti possono reagire con i tioli proteici e, oltre ad indurre la formazione di ponti disolfuro, possono portare all'ossidazione irreversibile dei tioli ad acido sulfinico o sulfonico. Questa seconda reazione, estremamente svantaggiosa per l'organismo, può essere efficacemente contrastata dal glutatione che forma disolfuri misti con le cisteine proteggendoli da eventi di ossidazione irreversibili. In questo caso approcci di proteomica redox hanno evidenziato che tutti gli 11 enzimi del ciclo di Calvin in C. reinhardtii sono potenziali bersagli della glutationilazione. E' quindi nostro interesse verificare l'effetto delle PTMs sulla cinetica enzimatica ed individuare i residui di cisteina coinvolti in tale regolazione al fine di procedere ad eventuali loro mutazioni. ARGOMENTO 2: Effetto di matrici saccaridiche disidratate sulla dinamica conformazionale delle proteine Se è noto che alcuni saccaridi possiedono la capacità di preservare l integrità delle biostrutture, il meccanismo con cui le matrici disidratate di questi zuccheri stabilizzano le proteine, impedendo loro di esplorare conformazioni denaturanti, è materia di intenso dibattito. Il centro di reazione fotosintetico dei batteri purpurei rappresenta un sistema modello per studiare la dinamica conformazionale delle proteine, in quanto le reazioni di trasferimento elettronico intramolecolare tra i cofattori sono strettamente accoppiate ai moti della matrice proteica. Di particolare interesse, centri di reazione inglobati in trealosio, un disaccaride utilizzato da organismi anidrobionti per

7 sopravvivere in stato di completa disidratazione, presentano a temperatura ambiente la stessa cinetica di reazione ottenuta a temperatura criogenica. Il lavoro di tesi consisterà nello studio comparativo della reazione di trasferimento elettronico in campioni di centro di reazione fotosintetico inglobato in matrici di differenti disaccaridi. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento FaBit, Laboratorio di Biochimica e Biofisica, Via Irnerio n.42 PERIODO: da Marzo a Marzo 2015 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 (lo studente potrà scegliere l argomento di maggior interesse) REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE:buona conoscenza della lingua inglese e della biochimica. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: contatti con Max Planck Institute di Muehlheim (Germania), CNRS di Parigi. DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: No, ad eccezione di laboratori con attività di ricerca affini a quelle svolte dal docente. COGNOME E NOME DOCENTE: HOCHKOEPPLER Alejandro INSEGNAMENTO: Ingegneria Proteica ARGOMENTO 1: Replicazione e attività pirofosfatasica in DNA polimerasi Il genoma di Escherichia coli è replicato dalla DNA polimerasi III, la cui subunità alfa è responsabile dell attività polimerasica. La struttura di alfa è stata recentemente risolta ed è caratterizzata dalla tipica architettura delle DNA polimerasi, comprendente tre domini, denominati pollice, palmo e dita. Contrariamente a molteplici enzimi analoghi, la subunità alfa possiede un ulteriore dominio N-terminale, denominato PHP. Nel laboratorio ospitante è stato recentemente dimostrato che il dominio PHP possiede attività pirofosfatasica. Questa osservazione suggerisce che il ruolo catalitico della polimerasi possa essere agevolato dall attività pirofosfatasica conferita all enzima da un dominio aggiuntivo. Scopo del presente progetto è lo studio della relazione tra attività polimerasica e pirofosfatasica nella summenzionata subunità alfa. In particolare, lo studente purificherà sia il dominio PHP isolato che la subunità alfa intera, allo scopo di studiarne l attività. Lo studente intraprenderà inoltre la costruzione di mutanti sito-specifici della subunità alfa al fine di individuare i residui essenziali alla catalisi della reazione pirofosfatasica. Al termine del periodo di tirocinio lo studente avrà raggiunto una buona padronanza delle tecniche utilizzate, consentendogli di poter operare in autonomia sia dal punto di vista sperimentale che per quanto concerne la impostazione degli esperimenti. ARGOMENTO 2: Dinamica molecolare della DNA polimerasi III di Escherichia coli Il genoma di Escherichia coli è replicato dalla DNA polimerasi III, la cui subunità alfa è responsabile dell attività polimerasica. La struttura di alfa è stata recentemente risolta ed è caratterizzata dalla tipica architettura delle DNA polimerasi, comprendente tre domini, denominati pollice, palmo e dita. Contrariamente a molteplici enzimi analoghi, la subunità alfa possiede un ulteriore dominio N-terminale, denominato PHP. Nel laboratorio ospitante è stato recentemente dimostrato che il dominio PHP possiede attività pirofosfatasica. Questa osservazione suggerisce che il ruolo catalitico della polimerasi possa essere agevolato dall attività pirofosfatasica conferita all enzima da un dominio aggiuntivo.

8 Scopo del presente progetto è indagare la possibilità di effettuare spettroscopia di singola molecola utilizzando la subunità alfa. A tal fine, lo studente individuerà la più efficace tecnica di derivatizzazione della subunità alfa con oppportuni fluorofori. Inoltre, lo studente costruirà, se necessario, mutanti sito-specifici dell proteina, in modo da facilitarne la marcatura selettiva. La subunità alfa opportunamente marcata sarà infine utilizzata per studiarne la dinamica durante la reazione di polimerizzazione del DNA. Al termine del periodo di tirocinio lo studente avrà raggiunto una buona padronanza delle tecniche utilizzate, consentendogli di poter operare in autonomia sia dal punto di vista sperimentale che per quanto concerne la impostazione degli esperimenti. SEDE DELL INTERNATO: Dipartimento di Chimica Industriale e dei Materiali PERIODO: da Marzo 2011 a Febbraio 2012 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 COGNOME E NOME DOCENTI: LOLLINI Pier-Luigi - NANNI Patrizia INSEGNAMENTO: Oncologia Molecolare ARGOMENTO 1: Vaccini per la prevenzione e la cura del cancro L immunoprevenzione del cancro è basata sull idea che un appropriata stimolazione del sistema immunitario in individui sani possa ridurre il rischio di sviluppo di tumori. Per i tumori virali sono già disponbili vaccini per uso umano (virus dell epatite B e papilloma virus), ma oltre l 80% dei tumori umani non ha un eziologia virale. E possibile prevenire con sistemi immunologici i tumori non virali? Il nostro laboratorio ha dimostrato che si possono disegnare vaccini che bloccano quasi completamente lo sviluppo di carcinomi della mammella ed altri tipi tumorali in modelli murini transgenici e knockout. Gli studi in corso riguardano lo studio dei meccanismi immunitari dell immunoprevenzione dei tumori, varie strategie per il miglioramento del disegno dei vaccini, anche per facilitarne il trasferimento all applicazione umana, l applicazione a nuovi modelli tumorali, in particolare basati sull oncogene umano HER-2 nel carcinoma mammario. Per saperne di più: P.-L. Lollini et al., Vaccines for tumour prevention. Nat. Rev. Cancer, 6: , P.-L. Lollini et al., Preclinical HER-2 vaccines: From rodent to human HER-2. Front. Oncol Jun 10;3:151. doi: /fonc ecollection 2013 ARGOMENTO 2: Progressione tumorale e diffusione metastatica I principali ostacoli alla cura dei tumori maligni sono la disseminazione delle cellule tumorali nell organismo (metastasi) e la selezione di varianti cellulari resistenti alle terapie. Le ricerche del laboratorio riguardano sia i tumori epiteliali, in particolare il carcinoma mammario, che quelli mesenchimali, in particolare il rabdomiosarcoma, ed hanno anche prodotto vari modelli originali (linee e cloni cellulari, topi geneticamente modificati) diffusi nel mondo. Le ricerche attuali riguardano la genesi di varianti di carcinoma mammario resistenti alle terapie anti-her-2, la metastatizzazione multiorgano del carcinoma mammario e le caratteristiche molecolari dei sarcomi con difetti di p53. Per saperne di più: Nanni et al., Multiorgan metastasis of human HER-2+ breast cancer in Rag2-/-;Il2rg-/- mice and treatment with PI3K inhibitor. PLoS One. 2012;7(6):e C. De Giovanni et al., Molecular and cellular biology of rhabdomyosarcoma. Future Oncology, 5: , 2009.

9 SEDE DELL INTERNATO: Laboratorio di Immunologia e Biologia delle Metastasi, Dipartimento di Medicina Specialistica, Diagnostica e Sperimentale, Viale Filopanti 22, Bologna. Tel: (Lollini), (Nanni); Web: PERIODO: da gennaio 2013 a dicembre 2013 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: la scelta dei tirocinanti viene effettuata sulla base del curriculum universitario, inclusi gli studi di primo livello. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: Sono in corso varie collaborazioni con laboratori bolognesi, italiani ed esteri, da cui possono scaturire risultati e contatti interessanti per lo studente, ma il tirocino ed il lavoro di tesi vengono svolti interamente in sede. DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI. COGNOME E NOME DOCENTE/I: Pinelli Davide INSEGNAMENTO/I: Bioreattori ARGOMENTO 1: Biodegradazione aerobica cometabolica di idrocarburi clorurati in bioreattori a biomassa adesa Gli idrocarburi clorurati rappresentano una causa di contaminazione di falde e acque reflue industriali. Essi possono essere biodegradati; tale processo può richiedere l applicazione del cometabolismo (impiego di un substrato di crescita che induca le cellule a produrre l enzima richiesto per la degradazione degli inquinanti). Una soluzione impiantistica di particolare interesse è costituita da bioreattori a biomassa adesa (biofilm). Obiettivi dell attività di tesi: 1) individuazione di una tipologia ottimale di supporto per il biofilm; 2) studio dell effetto di diverse condizioni operative sullo spessore di biofilm; 3) individuazione delle condizioni operative ottimali per il processo. Per la ricerca vengono utilizzati bioreattori in vetro a colonna, riempiti con corpi di supporto per il biofilm. Saranno condotte prove caratterizzate da condizioni di alimentazione diverse per tipologia e concentrazione di substrato e contaminanti. Saranno condotti test con alimentazione di substrato di crescita e di ossigeno a pulsi alternati, al fine di testare l efficacia di tale tecnica nel mantenere biologicamente attiva l intera lunghezza del reattore. Le prestazioni del reattore saranno studiate attraverso analisi chimiche e microbiologiche. Si monitorerà lo spessore del biofilm al variare dei diversi parametri operativi, nonché la sua composizione microbica con analisi PCR-TRFPL e/o PCR-DGGE. Questa ricerca fa parte del Progetto Europeo Minotaurus (http://www.minotaurusproject.eu). ARGOMENTO 2: Bioproduzione di idrogeno e metano da scarti urbani e agro-zootecnici Molti scarti organici (urbani, dell industria agroalimentare e provenienti dalle attività agricole e zootecniche) posso essere utilizzate come fonti di energia per la produzione di combustibili. L attività di ricerca si concentra sulla bioproduzione di idrogeno o metano da tali scarti. Obiettivi dell attività di ricerca: 1) la valutazione dell utilizzabilità di scarti organici innovativi per la bioproduzione di idrogeno e metano; 2) lo sviluppo di consorzi microbici efficaci sulle matrici individuate al punto 1), a la loro caratterizzazione con analisi PCR-TRFPL e/o PCR-DGGE; 3) l individuazione per ogni processo delle condizioni operative ottimali (T, ph, grado di miscelazione, evnetuale aggiunta di nutrienti); 4) lo sviluppo di bioreattori innovativi (ad es.,

10 bioreattori a biomassa adesa); 5) lo sviluppo di pre-trattamenti chimici o enzimatici per le matrici con significativo contenuto ligno-cellulosico. Le prove verranno condotte inizialmente in microcosmi batch di piccole dimensioni. In una seconda fase verrà utilizzato un impianto pilota con volume utile pari a 30 L, disponibile presso i laboratori del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, dell Ambiente e dei Materiali. Le prestazioni del reattore saranno studiate attraverso analisi chimiche e microbiologiche. I dati di produzione di H 2 e CH 4 saranno interpretati tramite sviluppo di un modello cinetico. Questa ricerca è sviluppata in collaborazione con ditte operanti nel settore della digestione anaerobica. ARGOMENTO 3: Produzione biotecnologica di poliidrossialcanoati I poliidrossialcanoati (PHA) sono polimeri microbici accumulati intracellularmente da batteri aerobi. La ricerca prevede lo sviluppo di processi biotecnologici dedicati alla produzione di PHA da rifiuti organici dell industria agro-alimentare. A tal fine, la materia organica dello scarto dovrà essere convertita mediante fermentazione anaerobica acidogenica in acidi grassi volatili (VFA), che rapresentano un substrato fruibile per i batteri in grado di produrre PHA. Lo studente svolgerà quindi attività che potranno essere inerenti la produzione di VFA mediante fermentazione anaerobica acidogenica di reflui agro-industriali, il recupero degli stessi VFA dall effluente della fermentazione per mezzo di estrazione chimico-fisica e lo sviluppo di processi biotecnologici per la produzione di PHA mediata da colture microbiche pure in grado di bioconvertire VFA in PHA. SEDE DELL INTERNATO: Laboratorio del Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, dell Ambiente e dei Materiali (DICAM), via Terracini 34, Bologna. PERIODO: qualunque. NUMERO POSTI DISPONIBILI: 3. REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: forte motivazione; attitudine a lavorare in gruppo. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: Life Sciences School, University of Applied Sciences of Northwestern Switzerland (prof. Philippe Corvini); VITO (Belgio; prof. Leen Bastiaens). DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI, limitatamente ai contatti sopra elencati. COGNOME E NOME DOCENTE/I: Perini Giovanni INSEGNAMENTO/I: GENETICA Per l'aa i temi di ricerca su cui gli studenti possono svolgere il loro tirocinio sono in breve i seguenti: a) Ruolo dei trasportatori ABCC1, ABCC3 e ABCC4 nella migrazione cellulare b) Ruolo della famiglia dei fattori trascrizionali MAX/MAD/MNT nella adesione cellulare c) Studio del ruolo del complesso LSD1/MYCN nella trascrizione genica mediata dalla formazione di 8-deossiguanosina in prossimità dei promotori genici d) Identificazione, mediante l'uso di librerie di shrna, di fattori cellulari che controllano la funzione trascrizionale di MYCN nel neuroblastoma SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dip. di Farmacia e Biotecnologie, Sede di Via Selmi, 3

11 PERIODO: da concordare NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Gli studenti interessati sono invitati a mandare una mail al docente con accluso CV, voto di laurea triennale e voti degli esami sostenuti fino a quel momento nella Laurea magistrale. I candidati qualora ritenuti meritevoli saranno invitati per un colloquio con il docente e i ricercatori senior del laboratorio sulla base del cui esito il docente si riserva di offrire o meno la posizione di tirocinio. COGNOME E NOME DOCENTE/I: Anna Maria Porcelli INSEGNAMENTO/I: Biochimica cellulare e strutturale ARGOMENTO 1: Mutazioni del DNA mitocondriale e cancro SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dip di Farmacia e Biotecnologie, Via Irnerio 42, Bologna PERIODO: da marzo 2013 a febbraio 2014 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: esami quasi completati, flessibilità di orario, entusiasmo, voglia d'imparare; sono previste due settimane di prova pratica in laboratorio. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: Dr. Giuseppe Gasparre, DIMEC, UNIBO; Dr. Valerio Carelli, DIBINEM, UNIBO; Prof. Paolo Pinton, Università di Ferrara; Dr. Leo Nijtmans, NCLMS, Nijmegen, Olanda; Dr. Apollonia Tullo, CNR, Bari. DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI ARGOMENTO 2: Mutazioni del DNA mitocondriale e cancro Il DNA mitocondriale (mtdna) è presente nelle cellule in molteplici copie che possono essere tutte identiche (condizione di omoplasmia) o presentare mutazioni presenti in quantità variabile (eteroplasmia). Questa peculiarità, che può avere conseguenze molto serie per il fenotipo clinico (ad es. le malattie neurodegenerative mitocondriali), non è stata particolarmente analizzata per quanto riguarda gli aspetti connessi al cancro. Il progetto di ricerca si propone di definire se il processo di tumorigenesi sia influenzato dalla presenza di mutazioni del mtdna che colpiscono i complessi I e III della catena respiratoria. Evidenze sperimentali ottenute nel nostro laboratorio indicano che il grado di eteroplasmia di mutazioni nella subunità ND1 del complesso I influenza in modo significativo la progressione maligna. In questo studio, utilizzando alcuni modelli cellulari da noi specificamente generati, ci proponiamo di: i) analizzare se la sovraespressione della deidrogenasi alternativa NDI1 sia in grado di compensare il difetto biochimico e modificare la tumorigenicità in vitro ed in vivo; ii) valutare se anche le mutazioni nel citocromo b del complesso III possano modulare la progressione tumorale; iii) determinare i meccanismi molecolari che regolano l adattamento metabolico ed ipossico. Articoli pubblicati dal laboratorio: Calabrese et al., Cancer & Metabolism, 2013; Ghelli et al., HMG, 2013; Iommarini et al., Int J Biochem Cell Biol. 2013; Gasparre et al., Cancer Research, 2011; Porcelli et al., HMG 2010.

12 SEDE DELL INTERNATO: Laboratorio di Biochimica Cellulare, Dip. di Farmacia e Biotecnologie, Sede di Via Irnerio 42. PERIODO: da marzo 2014 a febbraio 2015 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 ma potenzialmente già occupato COGNOME E NOME DOCENTE/I: Sarti Giulio Cesare, Boi Cristiana INSEGNAMENTO/I: Principi di ingegneria biochimica, Bioseparazioni ARGOMENTO 1: Purificazione di anticorpi monoclonali La tesi si inserisce nell ambito delle attività coltivate da tempo sullo sviluppo e sulla caratterizzazione di nuovi processi di separazione e purificazione di anticorpi monoclonali a di affinità. L attività consiste a) nell ottenere membrane di affinità a partire da supporti attivati, impiegando ligandi sviluppati specificamente, b) mettere a punto monoliti di affinità con ligandi sviluppati specificamente e c) nel determinarne sperimentalmente la capacità e la selettività rispetto al MAB scelto, operando sia in batch sia in flusso. La sperimentazione è largamente basata sull uso di FPLC dedicato, e diverse metodologie di analisi. L attività è prevalentemente di tipo sperimentale. ARGOMENTO 2: Purificazione di plasminogeno per uso biomedicale La tesi si svolge in collaborazione con la clinica oculistica dell ospedale di Reggio Emilia e riguarda lo sviluppo di un filtro a membrane per la purificazione di plasminogeno dal plasma umano in vista dell impiego in pazienti che devono essere sottoposti a chirurgia del vitreo. La purificazione sarà studiata mediante cromatografia di affinità usando lisina come ligando e membrane e/o monoliti come fase fissa. Data l applicazione è necessario che i materiali utilizzati siano biocompatibili e che le membrane o i filtri che verranno prodotti siano sterilizzabili; questi aspetti fondamentali sono parte integrante della ricerca. SEDE DELL INTERNATO: DICAM, laboratorio di via Terracini 34, Bologna PERIODO: a partire da ottobre 2013 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 COGNOME E NOME DOCENTE/I: Scotlandi Katia INSEGNAMENTO/I: Biologia Molecolare Avanzata ARGOMENTO 1: Ruolo della molecola IMP3, una mrna binding protein, nei processi di resistenza ai farmaci convenzionali e/o bersaglio specifici. Dati preliminari in nostro possesso identificano nella molecola IMP3 un possibile indicatore di prognosi avversa in pazienti affetti da sarcoma di Ewing al momento della diagnosi. IMP3 è risultata coinvolata nella regolazione dell espressione di IGF2 oltre che di ABCG2, un membro della famiglia dei trasportatori ABC coinvolta nella resistanza a diversi farmaci. Il progetto si propone di valutare il ruolo di IMP3 nel sarcoma di Ewing mediante deplezione della sua espressione (trasfezione lentivirale esprimenti sirnas) o espressione forzata. Si valuterà l impatto della variata espressione IMP3 rispetto a diversi parametri di crescita tumorale (migrazione, proliferazione, apoptosi), rispetto alla chemiosensibilità delle cellule (verso farmaci tradizionali e

13 specificatamente verso farmaci diretto contro il sistema IGF), rispetto alle caratteristiche di staminalità delle cellule stesse. ARGOMENTO 2:Efficacia di inibitori di DNMT1 nei sarcomi muscoloscheletrici DNMT1 è uno dei principali attori del processo di metilazione del DNA. Sebbene i meccanismi di regolazione epigenetica abbiamo ottenuto recentemente grande interesse da parte dell industria e numerosi siano i farmaci in fase di studio indirizzati verso enzimi coinvolti nella acetilizione o nella demetilazione, pochi sono stati finora i tentativi di alterare l attività di DNMT1. IN collaborazione con l Università La Sapienza di Roma, sono stati creati nuovi e specifici inibitori la cui attività verrà valutata nel nostro laboratorio. In particolare si analizzeranno gli effetti sulla crescita cellulare e sul differenziamento delle cellule di sarcoma di Ewing e di osteosarcoma e si valuteranno i meccanismi molecolari responsabili dell attività di questi farmaci. Particolare attenzione verrà posta alla valutazione del possibile cross-talk fra la pathway di MAPK/ERK e l attività di DNMT1. Il progetto si completerà con l analisi dell espressione di DNMT1 in una casistica clinica (studio retrospettivo) e valutazione del suo impatto sulla prognosi ARGOMENTO 3: Analisi delle: studio e applicazione di analisi bioinformatiche per la definizione di mutazioni e alterazioni dello splicing identificate mediante la tecnologia deepsequencing Le nuove tecnologie genetiche pongono nuove ed importanti sfide per quanto riguarda l applicazione dei tests statistici e di nuovi software. Partendo da analisi genetiche già effettuate lo studente potrà affiancarsi ad un bioinformatico ed esercitarsi nella gestione e applicazione ottimale dei metodi bioinformatici in uso. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Istituto Rizzoli PERIODO: da marzo 2014 a marzo 2015 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 (eventualmente estendibile a 3, per una tesi di tipo genetico/bioinformatica) REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Media Esami sostenuti elevata, esami quasi completati, entusiasmo, voglia d'imparare e una buona dose d'umiltà ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: Kimmel Cancer Center, Phyladelphia (Prof. A. Morrione) E possibile avere un posto aggiuntivo rispetto a quelli previsti nel nostro laboratorio per una persona che svolga gran parte della sua attività a Filadelfia. Titolo della Tesi: RUOLO DELLA PROGRANULINA NEI SARCOMI MUSCOLOSCHELETRICI DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI, se concordato e su tematiche strettamente pertinenti COGNOME E NOME DOCENTE: Tolomelli Alessandra INSEGNAMENTO: Nanobiotecnologie e applicazioni biocataliche (modulo applicazioni biocataliche) ARGOMENTO 1: Uso di omega-transaminasi nella preparazione di beta-amminoacidi enantiopuri

14 La sintesi di beta-amminoacidi enantiopuri ha ricevuto negli ultimi decenni grande attenzione per la presenza di questi amminoacidi in molecole bioattive (ad es. l antitumorale taxolo) e pre la possibilità di sfruttare questi residui nella preparazione di peptidomimetici. Le transaminasi sono enzimi preposti al trasferimento di un gruppo amminico tra un alfa amminoacido enantiopuro e un chetone. In letteratura sono stati riportati alcuni esempi di transaminasi che accettano anche beta amminoacidi come substrati, ma sono in reazioni di risoluzione cinetica che portano al massimo al 50% di resa. Il laboratorio di ricerca dell UCD con cui viene portata avanti una collaborazione su questa tematica, si occupera di individuare enzimi eventualmente modificati, allo scopo di applicare la transaminazione ottenendo beta-amminoacidi a partire da alfa-amminoacidi del chiral pool, con resa quantitativa ed eccellente eccesso enantiomerico, SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: University College Dublino (UCD), School of Chemistry and Chemical Biology, Prof. Francesca Paradisi PERIODO: da Novembre 2013 a Dicembre 2014 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 ARGOMENTO 2: Sviluppo di molecole bioattive come sistemi di trasporto selettivo verso cellule tumorali Alcuni recettori integrinici sono validi biomarker per diversi tipi di tumore, essendo sovraespressi in linee cellulari trasformate. La progettazione, sintesi e valutazione biologica di ligandi di integrine rappresenta quindi un valido obiettivo per la loro potenziale applicazione come mezzi diagnostici e terapeutici. Il gruppo di ricerca è già attivo da alcuni anni nella preparazione di peptidomimetici che mostrino affinità verso integrine α 5 β 1, ovvero di molecole in grado di mimare la sequenza di riconoscimento ma che, non avendo natura peptidica, non siano immediatamente riconosciuti e degradati dalle proteasi presenti in ambiente fisiologico. Il primo obiettivo di questo progetto sarà la coniugazione di queste strutture con frammenti fluorescenti o a frammenti che assorbono luce nel vicino infrarosso (NIR), tramite una catena funzionalizzabile. L uso di sonde che assorbono la radiazione luminosa nel NIR permetterebbe di lavorare in in zone dello spettro libere da fenomeni di assorbimento da parte dei normali tessuti biologici. In tal modo, il nostro ligando delle integrine diventerebbe un mezzo di contrasto in grado di marcare in maniera selettiva le cellule tumorali, aumentando la sensibilità del metodo e permettendo allo stesso tempo l uso di dosi minori della sostanza di contrasto e la diagnosi del tumore anche in stadio precoce. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento di Chimica Ciamician PERIODO: da Gennaio 2014 a dicembre 2014 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Spiccato interesse verso la sintesi organica e la farmacologia COGNOME E NOME DOCENTE/I: Davide Zannoni - Stefano Fedi INSEGNAMENTO/I: MICROBIOLOGIA MOLECOLARE ARGOMENTO: Studio della biodegradazione aerobica di sostanze organiche inquinanti in Rhodococcus sp. LINEA 1: Ceppi batterici della specie Rhodococcus sono in grado di degradare diversi composti organici recalcitranti e di rilevante impatto ambientale che sono presenti in falde contaminate, in acque reflue derivanti da processi industriali oppure, accumulati in sedimenti fluviali e marini. I

15 processi degradativi possono coinvolgere sia meccanismi diretti, attraverso l utilizzo delle sostanze organiche come fonti di carbonio e di energia, sia processi di tipo co-metabolico, che sfruttano cioè il metabolismo batterico attivo nella degradazione di un substrato primario (ad es. metano, butano o bifenile) e che può essere anche utilizzato nella degradazione del composto inquinante (substrato co-metabolizzato). Il progetto di tesi prevede di studiare il ruolo di alcano monoossigenasi (AlkB, PrmA) di ceppi batterici di Rhodococcus nel processo di degradazione degli n-alcani e degli acidi naftenici. Lo studio prevede l analisi d i sistemi di regolazione delle diverse alcano monoossigenasi con metodiche molecolari e con analisi enzimatiche e lo studio delle cinetiche di degradazione dei solventi mediante gascromatografia. Parte dello studio potrà avvenire in collaborazione con i gruppi di ricerca dei Proff.ri Pinelli D. e Frascar D. afferenti al Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale e dei Materiali. Posti a disposizione per questa linea di ricerca: 1 Sede di lavoro/ricerca: Laboratorio di Microbiologia Generale, Dipartimento FaBit, Sede di via Irnerio 42, Bologna PERIODO: Ad iniziare da ottobre-novembre 2014 LINEA 2: Pseudomonas pseudoalcaligenes KF707 è in grado di utilizzare il bifenile come unica fonte di carbonio ed energia e, mediante un processo co-metabolico aerobio degradare numerosi congeneri di policloro bifenile (PCB). Inoltre questo ceppo batterico presenta una elevata resistenza a numerosi metalli pesanti e mostra una risposta chemiotattica positiva verso alcuni contaminanti ambientali che ne favoriscono la capacità di aggregarsi in una matrice polimerica extracellulare ed aderire a superfici solide per formare biofilms. Il genoma del microrganismo è stato recentemente sequenziato dal nostro laboratorio e questo permetterà di studiare in dettaglio le proprietà genetiche e metaboliche del microrganismo. Il progetto di tesi si incentra sullo studio di alcuni geni coinvolti nei meccanismi di risposta stringente (rela e spot) ed del loro ruolo nei sistemi di regolazione delle vie di degradazione di composti aromatici tra cui l acido benzoico gli acidi cloro benzoici nonché nel sistema di regolazione del processo chemiotattico. Numero di posti disponibili su questa linea di ricerca: 1 Sede di lavoro/ricerca: Laboratorio di Microbiologia Generale, Dipartimento FaBit, Sede di via Irnerio 42, Bologna PERIODO: A partire da aprile-maggio 2014 ARGOMENTO: Interazione tra batteri fotosintetici e calcogeni (selenio e tellurio) e bioproduzione di nano-particelle metalliche. I batteri fotosintetici appartenenti al gruppo delle Rhodospirillaceae sono caratterizzati da una grande versatilità metabolica che consente loro di crescere in condizioni molto diverse. Sono in grado di usare la luce nella fotosintesi anossigenica, l ossigeno in una tipica respirazione aerobica, di utilizzare una vasta gamma di composti organici come fonte di carbonio per la crescita ma anche di utilizzare la CO 2 in autotrofia e di ossidare idrogeno molecolare (H 2 ). I calcogeni, elementi chimici appartenenti al gruppo 16 della tavola periodica, comprendono ossigeno, zolfo, selenio, tellurio e polonio. I primi tre sono presenti in tutti i sistemi biologici, anche se a diversi livelli di importanza. Il selenio, in aggiunta alla sua attività biologica, esercita, assieme al tellurio, anche un azione tossica sugli organismi viventi quando è presente a concentrazioni ioniche elevate. Questi ultimi due elementi, in particolare il tellurio, vengono anche utilizzati in una vasta gamma di produzioni industriali. In anni recenti, il tellurio è stato utilizzato nello sviluppo di materiali innovativi al fine di nuove applicazioni quali, ad esempio, quantum dots e nano-particelle fluorescenti di CdTe utilizzate nella diagnostica medica. Il nostro gruppo da alcuni anni studia la risposta metabolica ai calcogeni da parte dei batteri fotosintetici e sta esplorando la possibilità di utilizzare questi microrganismi per la bio-produzione di nano-particelle derivanti dalla precipitazione/riduzione batterica di metalloidi ossianioni tossici quali il tellurito e il selenito. Numero di posti disponibili per questa linea di ricerca: 1

16 PERIODO: a partire dal gennaio Sede di lavoro/ricerca: Laboratorio di Microbiologia Generale, Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie (FaBiT), sede di via Irnerio 42. Bologna REQUISITI RICHIESTI: Spiccato interesse per le biotecnologie microbiche, per le metodologie molecolari e la manipolazione dei microrganismi. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: collaborazione con il laboratorio del prof. R. Turner, University of Calgary, Calgary Canada. DISPONIBILITA A SVOLGERE ATTIVITA DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI, purché venga svolta una attività di ricerca nell ambito dei temi trattati dal docente o affini e/o le Aziende che propongano allo studente e/o al Docente supervisore un reale progetto di ricerca. COGNOME E NOME DOCENTE/I: Zuccheri Giampaolo INSEGNAMENTO/I: Nanobiotecnologie ARGOMENTO 1: Nanoarchitetture basate sul DNA La sequenza delle basi degli acidi nucleici rappresenta il codice informazionale più ricco per l autoassemblaggio di strutture nanometriche complesse. Nanostrutture e nanomotori possono essere costruiti in modo automatico mescolando oligonucleotidi di sequenza ottimizzata. Diverse applicazioni sono previste per nanostrutture autoassemblanti a geometria ben definita e a funzionalità programmabile. Il laboratorio intende sviluppare nanostrutture funzionali innovative e caratterizzarle dal punto di vista strutturale e funzionale. Il progetto si compone di due linee che condividono tecniche e metodi, ma con diversi obbiettivi: 1) Negli ultimi tempi abbiamo messo a punti strategie per inserire nanostrutture autoassemblanti di DNA in sistemi di cellule vive in coltura. Durante lo svolgimento del progetto il candidato parteciperà alla preparazione di nanostrutture funzionali che possano poi essere impiegate come nanosensori intracellulari per cellule in coltura, al fine di evidenziare caratteristiche di fisiologia cellulare. 2) La possibilità di produrre nanostrutture tutte uguali, con parametri strutturali e funzionali ben definiti rappresenta un vantaggio competitivo per le nanostrutture di DNA rispetto alle altre nanostrutture artificiali inorganiche o organiche. Questo vantaggio potrà trovare applicazioni nella definizione di nuovi materiali funzionali. Dal punto di vista strutturale, l'autoassemblaggio controllato del DNA permette di costruire nano-oggetti rigidi con caratteristiche funzionali definite, che possono essere impiegati come standard dimensionali in microscopia o in microfabbricazioni. In questo progetto si studierà la possibilità di preparare nanostrutture tridimensionali mediante la tecnologia dei DNA origami, in collaborazione con l'istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Torino). SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento FaBiT PERIODO: da Ottobre 2013 o dopo, durata 1 anno solare circa NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 (1 su studi rivolti a sistemi cellulari ed 1 su studi attinenti i nanomateriali) REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: familiarità con i personal computers, conoscenze basilari di gel elettroforesi e manipolazione di campioni biologici. Conoscenze di base sulle colture cellulari sono utili.

17 ARGOMENTO 2: Sviluppo di biosensori elettrochimici e metodi correlati per il rilevamento delle interazioni tra molecole e modelli di membrane biologiche Misure dell'interazione tra proteine amiloidogeniche (sinucleina, amiloide beta) e modelli di membrane biologiche mediante osservazioni in situ con microscopia a forza atomica e biosensori elettrochimici (presso il laboratorio di Bologna). Biosensori a lettura elettrochimica sono in via di sviluppo per rivelare in modo label-free e parallelizzabile l'interazione tra queste proteine e bilayer lipidici che sembrano essere alla base dell'attività tossica delle proteine nell'organismo. Attraverso una collaborazione instaurata con il Politecnico Federale di Losanna (Svizzera) sarà possibile, in una seconda fase, fabbricare microsensori a seguito della definizione delle specifiche di processo negli esperimenti preliminari. Il laureando potrà partecipare alla fabbricazione dei sensori microfabbricati all'epfl ed imparare le relative tecniche di microfabbricazione. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento FaBiT e, limitatamente, EPFL (Svizzera) PERIODO: da Ottobre 2013 a Settembre 2014 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1, già prenotato REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: basi di chimica analitica. Dimestichezza con l'elaborazione dei dati (Excel o simili). Dimestichezza con i PC e gli strumenti scientifici. Conoscenza della lingua inglese. ARGOMENTO 3: I processi di auto-aggregazione proteica legati a malattie neurodegenerative: studi di singola molecola sull'aggregazione di PrP. I lavori di tesi prevedono diverse fasi possibili (cumulabili o da sviluppare in alternativa) i) un eventuale attività preliminare di biologia molecolare incentrata sull espressione e purificazione di costrutti multi modulari proteici contenenti la proteina prionica (di topo) da effettuarsi presso il Laboratorio del Prof. Giuseppe Legname della SISSA (Trieste). ii) utilizzo degli stessi costrutti per studi a Bologna con la metodologia nanotecnologica della Single Molecule Force Spectroscopy sulle conformazioni che innescano i meccanismi di aggregazione di proeine prioniche e sugli effetti di potenziali farmaci sulle stesse conformazioni. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento FaBiT. Possibili fasi dell'attività presso la SISSA di Trieste. Le attività progettuali sono coordinate dal Prof. Bruno Samorì entro un progetto collaborativo internazionale. PERIODO: flessibile su A.A NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1. REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: lo studente deve essere disposto a lavorare soprattutto con strumentazione scientifica complessa. Utile familiarità con PC e software di analisi di dati. ARGOMENTO 4: I processi di auto-aggregazione proteica legati a malattie neurodegenerative: studi sull'organizzazione strutturale degli aggregati della proteina prionica. L'organizzazione strutturale della proteina prionica (PrP) negli aggregati amiloidi non è ancora noto a causa della forte eterogeneità del sistema molecolare, il quale può presentarsi contemporaneamente in una varietà di stati di aggregazione differenti. Per questo motivo tecniche convenzionali di studio strutturistico risultano inefficienti ai fini della caratterizzazione del sistema. Tecniche di recente sviluppo basate sulla microscopia e spettroscopia di fluorescenza e sulla

18 microscopia a forza atomica consentono di isolare segnali dovuti a singoli aggregati proteici e ottenere da questi ultimi diversi parametri strutturali di interesse. Sfruttando la tecnica della sitedirected mutagenesis è possibile funzionalizzare in modo specifico le proteine, aggiungendo in punti specifici della sua sequenza primaria residui che possono legare molecole fluorescenti, essenziali per ottenere informazioni della struttura a livello locale. Il candidato svilupperà la capacità di produrre e purificare le proteine modificate in modo specifico e di studiare gli stati di aggregazione con una serie di tecniche di caratterizzazione di laboratorio quali spettroscopia di fluorescenza e microscopia di forza atomica. La fase biologico molecolare sarà svolta presso i laboratori della SISSA di Trieste. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Dipartimento FaBiT. Fasi dell'attività presso la SISSA di Trieste. PERIODO: da Ottobre 2013 a Ottobre 2014 NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Conoscenze di biologia molecolare. Dimestichezza e interesse verso la strumentazione scientifica avanzata. ARGOMENTO 5: Sviluppo di aptameri per sensing di farmaci Di recente introduzione, gli aptameri stanno rivoluzionando il sensing di molecole e strutture biologiche, in parte sostituendo gli anticorpi. Sono leganti sintetici sviluppati in vitro usando oligonucleotidi. Sono di interesse anche per l industria farmaceutica, che può così disporre di leganti per misurare la concentrazione di farmaci per valutazioni terapeutiche. Al Politecnico di Losanna stanno sviluppando aptameri da utilizzare per sistemi di biosensing basati sulla tecnologia surface plasmon resonance.' Il lavoro di tesi consiste nella partecipazione ad un progetto di selezione e sviluppo di aptameri e alla loro caratterizzazione come leganti di farmaci per lo studio dell'andamento delle terapie antitumorali. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Laboratorio CLSE, EPFL (Losanna, Svizzera) PERIODO: da concordare nell'a.a. in corso NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1. Possibile un almeno parziale rimborso delle spese sostenute. ARGOMENTO 6: Sviluppo e caratterizzazione di dispositivi microfluidici microfabbricati per la manipolazione e caratterizzazione cellulare. Dispositivi microfabbricati possono essere progettati ed impiegati per manipolare cellule vive e caratterizzarle in modo automatico. Il laboratorio svolge la sua attività all'interfaccia tra la microelettronica e la biologia cellulare. All'interno di questo progetto sono progettati dispositivi in grado di contare le cellule che attraversano una regione di spazio mediante l'impiego di segnali elettrici, al fine di poter caratterizzare fenomeni di migrazione cellulare, adesione ed interazione di cellule con materiali. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Laboratorio CLSE, EPFL (Losanna, Svizzera) PERIODO: da concordare nell'a.a. in corso NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Lingua Inglese. Disponibilità e capacità a lavorare all'interfaccia tra diverse discipline. Propensione all'impiego di strumentazione analitica avanzata e all'analisi dei dati.

19 ARGOMENTO 7: Implementation of sandwich ELISA on a portable chemiluminescencebased detecting system The student will be directly involved in a new research project directed towards the development of an immune-sensors for point-of-care diagnostics. The student will face technical issues, investigate experimental conditions, lead optimization efforts to improve the sensor under the tutor s supervisor. Daily activities comprise conducting experiments and data analysis. SEDE DEL LAVORO SPERIMENTALE: Greiner Bio One Diagnostics, (Rainbach, Austria) PERIODO: inizio da concordare a partire da Novembre 2013; durata 9 mesi circa. NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1. Sarà corrisposto un salario di 1100 Euro mensili lordi (obbligatorio per la legislazione austriaca). REQUISITI RICHIESTI ALLO STUDENTE: Buona conoscenza della Lingua Inglese scritta e parlata. Disponibilità e capacità a lavorare indipendentemente e in un ambiente collaborativo. Desiderabile conoscenza pregressa su tecniche ELISA o correlate. Conoscenza di MS Office. Conoscenza di Matlab sarebbe desiderabile. ED ESTERI PER LO SVOLGIMENTO DELLA TESI/TIROCINIO: SI: si veda il testo dei singoli progetti. DISPONIBILITÀ A SVOLGERE ATTIVITÀ DI SUPERVISIONE PER TESI/TIROCINI SVOLTI PRESSO ALTRI LABORATORI O ENTI DI RICERCA O AZIENDE: SI, ma in numero molto limitato, solo per progetti organizzati e concordati insieme al docente, su argomenti molto attinenti l'attività di ricerca del docente e se organizzabili in modo che permettano di assicurarsi della qualità del lavoro svolto.

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