ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: Elena Baraldi INSEGNAMENTO: Laboratorio di Biologia Molecolare Laurea Triennale ARGOMENTI:

1) Difensine di vite, quali mediatori dell’immunità innata delle piante La scansione del genoma della vite (Vitis vinifera) ha rivelato l’esistenza di diverse decine di sequenze geniche codificanti per difensine. Questi sono piccoli peptidi extracellulari, ad azione antimicrobica diretta, attivi nella difesa delle piante contro numerosi patogeni fungini. Diverse tra queste sequenze geniche sono state espresse in E.coli e i prodotti proteici purificati. La loro diversa azione antimicrobica viene attualmente investigata nel nostro laboratorio utilizzando saggi in vitro ed in vivo. Il candidato avrà modo di investigare sull’interazione di specifiche difensine di vite con le membrane di funghi suscettibili e non, al fine di determinare le basi della specificità di legame ed eventualmente della diversa suscettibilità dei funghi a questi peptidi. Inoltre, l’attività antimicrobica sui funghi suscettibili sarà indagata con tecniche di microscopia a fluorescenza e immunoprecipitazione.

2) Quiescenza del fungo Colletotrichum acutatum C. acutatum è un fungo patogeno di diverse piante. In particolare attacca i frutti di diverse specie (fragole, mele, mirtilli, mandorle, banane, agrumi) provocando marciumi e notevoli danni economici; soltanto i frutti maturi però sono suscettibili, i frutti acerbi, anche se artificialmente inoculati non sviluppano la malattia, poiché il fungo, su questi frutti, una volta germinato, diventa quiescente, ricominciando a crescere solo raggiunta la maturazione. Le basi molecolari dell’induzione di quiescenza fungina su frutti acerbi non sono ancora note. Precedenti stadi nel nostro laboratorio hanno indicato alcuni geni possibilmente coinvolti nella quiescenza del fungo nei frutti acerbi. Il candidato avrà modo di investigare sul possibile ruolo di questi geni nella quiescenza, in particolare, la loro induzione a seguito di diversi stimoli e il ruolo biologico delle proteine da essi codificate nel blocco della crescita fungina. PERIODO: Febbraio 2011 in poi INDIRIZZO email del docente di contatto: elena.araldi@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2 magistrali e 2 triennali

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: BERNARDONI ROBERTO INSEGNAMENTO: ANALISI GENETICA FUNZIONALE Laurea Magistrale in BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI ED INDUSTRIALI ARGOMENTO: Determinazione del pathway molecolare del gene gcm (glial cell missing) nell’ematopoiesi di Drosophila melanogaster. PERIODO: Marzo 2011-Novembre 2011 INDIRIZZO roberto.bernardoni@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 Svolgimento di parte del lavoro all’estero: SI, presso Département de Biologie Cellulaire et Développement, IGBMC (Institut de Génétique et de Biologie Moléculaire et Cellulaire), Illkirch, c.u. de Strasbourg, Francia). Il gene gcm (glial cells missing) codifica per un fattore di trascrizione implicato nel differenziamento della glia in Drosophila melanogaster ed è stato recentemente associato anche a processi chiave dell'ematopoiesi. In particolare, è stata dimostrata l'interazione di Gcm nel pathway JAK/STAT, una cascata di segnalazione fondamentale per l'immunità innata di vertebrati e invertebrati. Gli screens effettuati fino ad ora hanno identificato un gene, dpias, che codifica per un inibitore di STAT e che interagisce fisicamente con la proteina Gcm. Lo studio dell'azione di Gcm durante la proliferazione e lo sviluppo delle cellule precursori degli emociti può permettere di elucidare anche i punti di contatto tra sistema nervoso e sistema immunitario negli invertebrati. Questo progetto di tesi si propone, con un approccio multidisciplinare che implica l'utilizzo di tecniche di analisi genetica, di biologia molecolare e di tecnologie di imaging (microscopia ottica, confocale, elettronica) di identificare e caratterizzare il pathway di gcm nello sviluppo degli emociti di Drosophila. Prima fase: allestimento di uno screen genetico per identificare mutazioni in nuovi interattori capaci di aumentare la severità e la penetranza del fenotipo osservato (comparsa di “noduli tumorali emocitari” dovuti all’iperproliferazione dei precursori ematopoietici). In particolare, verranno effettuati incroci per creare animali transeterozigoti recanti alleli ipomorfi o nulli di gcm (gcm-gal4, gcm26), in modo da operare in un background genetico sensibile per testare l’effetto di delezioni in regioni del secondo e terzo cromosoma in cui alcune evidenze indicano la potenziale presenza di interattori genetici di gcm. La creazione di questi ceppi richiederà l’impiego di animali con multipli cromosomi bilanciatori e marcatori dominanti per poter ottenere animali col corretto assetto genotipico avvalendosi anche di tecniche di ricombinazione meiotica. Ottenuti questi animali sarà possibile valutare sia l’eventuale aumento di frequenza di larve con noduli emocitari sia l’espressività di questo fenotipo. Gli incroci verranno effettuati con animali transgenici per poter studiare il fenotipo di interesse anche in successive analisi molecolari. In funzione delle esigenze che si presenteranno si potranno creare nuovi strumenti genetico-molecolari attraverso l'ingegneria genetica e la transgenesi in Drosophila melanogaster. Identificate le regioni cromosomiche la cui delezione evidenzia la presenza di un gene interattore funzionale di gcm si procederà con differenti approcci (piccole delezioni sovrapposte, gene candidato) all’identificazione precisa di tali geni. Questo lavoro verrà svolto sotto la guida diretta del Dott. Bernardoni, nel laboratorio del Dipartimento di Biologia Evoluzionistica e Sperimentale, Università di Bologna. A partire dai risultati dello screen genetico si potranno studiare le interazioni funzionali a livello molecolare con tecniche di biologia molecolare, sia in vitro sia in vivo, in modo da definire la natura dell’eventuale interazione di gcm con i geni identificati. Oltre alle classiche tecniche per saggiare interazioni proteina-proteina e proteina-acido nucleico (clonaggi, purificazioni di proteine, PCR, elettroforesi e blot, EMSA, uso di geni reporter), si potrà analizzare il fenotipo a livello delle singole popolazioni cellulari coinvolte grazie ad approcci di immunostaining, ibridazioni in situ e imaging ad alta risoluzione spaziale e temporale (time-lapse al confocale, microscopia elettronica). Questa parte del lavoro verrà svolta nel laboratorio della Dott.ssa Angela Giangrande direttore di ricerca (CNRS) presso l’IGBMC (Strasbourg, France).

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2009/2010 COGNOME E NOME DOCENTE: Campadelli-Fiume Gabriella – Laura Menotti INSEGNAMENTO: Microbiologia e Virologia Generale (c.i.); Virologia molecolare Laurea Triennale Laurea Magistrale in biotecnologie Molecolari e Industriali ARGOMENTO/I: Tesi: 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. Il progetto è centrato su tre argomenti (i) Ricerca di un recettore cellulare per gH/gL. Abbiamo prodotto una forma solubile ricombinate di gH/gL

in cellule di insetto; essa si lega alle cellule e blocca la infezione da HSV, suggerendo che esista un recettore cellulare per gH/gL. La ricerca del recettore verrà fatta attraverso spettrometria di massa, cercando proteine cellulari che si associano a gH, attraverso protein arrays, o altre tecniche che si renderanno necessarie e disponibili. (ii) Ruolo delle integrine nella penetrazione di HSV. Abbiamo ottenuto evidenza che la integrina αVβ3, pur non essendo un recettore per HSV, giuoca un ruolo nella penetrazione del virus. In particolare, è noto che HSV penetra cellule diverse attraverso vie di endocitosi diverse. Integrina αVβ3 è il determinante cellulare che ri-dirige HSV verso uno o l’altra delle vie di endocitosi. L’ipotesi di lavoro è che integrina αVβ3 avvii una serie di attività di segnalazione, che culminano nella endocitosi, e rimodellamento dello scheletro cellulare, e, probabilmente attivazione di recettori Toll-like. Verranno studiate le vie di segnalazione cdc42 e rac-1-dipendenti. (iii) E’ stata recentemente risolta la struttura cristallina di gH/gL. Verranno condotti studi di mutagenesi per verificare relazioni struttura-funzione. Tesi: Costruzione di un virus oncolitico basato su HSV reindirizzato a specifici recettori presenti su cellule tumorali (dott.ssa L. Menotti). HSV-1 e' un attraente candidato per la terapia oncolitica: (i) HSV ha un grande genoma, nel quale possono essere inseriti geni eterologhi, sia terapeutici, che per il reindirizzamento a specifici recettori; (ii) le tecniche di ingegneria genetica di HSV sono ben sviluppate; (iii) le molecole coinvolte nella penetrazione sono ben caratterizzate anche grazie agli studi del nostro laboratorio. Negli ultimi anni siamo riusciti a modificare il tropismo naturale di HSV, ingegnerizzando HSV ricombinanti che portano, al posto della glicoproteina D selvaggia, una glicoproteina D chimerica, fusa a un anticorpo a singola catena specifico per un recettore tumorale. Il primo recettore bersaglio a cui abbiamo reindirizzato HSV e' HER2. HER2 è una molecola di superficie specificamente iperespressa in 25% dei tumori mammari e ovarici. Si è ottenuto un virus completamente reindirizzato a HER2, non più in grado di interagire con le cellule normalmente infettate dal virus selvaggio e che ha nei topi attività oncolitica verso tumori HER2-positivi. Sono stati identificati ulteriori bersagli molecolari, quali PSMA, prostate specific membrane antigen, iperpespresso nei tumori alla prostata, e EGFRvIII, una variante di EGFR iperespresso nei gliomi, e ingegnerizzati virus ad essi reindirizzati. Sono inoltre allo studio varie strategie volte all'ottimizzazione della replicazione dei virus ricombinanti. Gli HSV ricombinanti vengono generati attraverso le tecnologie di ricombinazione in BAC (bacterial artificial chromosomes). SEDE DELL’INTERNATO: Sezione di Microbiologia e Virologia, Dipartimento di Patologia Sperimentale, via S.Giacomo 12, Bologna PERIODO: 2009. NUMERO POSTI DISPONIBILI:2

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A. 2010/2011 DOCENTE: Capranico Giovanni INSEGNAMENTO LAUREA TRIENNALE: Biologia Molecolare degli Eucarioti INSEGNAMENTO LAUREA MAGISTRALE: Stabilità Genetica e Struttura della Cromatina ARGOMENTO GENERALE DELLA RICERCA: Il tema generale di ricerca ha l’obiettivo di stabilire le funzioni delle DNA topoisomerasi a livello trascrizionale e di definire i meccanismi molecolari attivati dall’inibizione della DNA topoisomerasi I da parte di agenti antitumorali. In particolare, l’attenzione è attualmente rivolta allo studio di RNA non codificanti (long non coding RNA così come miRNA) la cui trascrizione viene stimolata dopo trattamento. Tecniche comunemente utilizzate spaziano dalle colture cellulari e batteriche, all’estrazione e all’analisi quantitativa mediante Real Time PCR di trascritti in cellule tumorali, ad esperimenti di Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) in cui si vanno a studiare i siti di legame delle proteine alla cromatina, alla preparazione di campioni da analizzare mediante Microarray o piattaforme per il sequenziamento parallelo quali Solexa (Illumina). PERIODO: secondo disponibilità INDIRIZZO E-MAIL: giovanni.capranico@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2

ARGOMENTO PER INTERNATO TESI AA 2010-2011 COGNOME E NOME DOCENTE: Capranico Giovanni, Foiani Marco1 INSEGNAMENTO: Biologia Molecolare (LM Biotecnologie Molecolari e Industriali) Controllo dell’integrità del genoma durante la fase S Topologia della fase S. I cromosomi in replicazione subiscono transizioni topologiche per coordinare la progressione della bolla di replicazione attraverso la coesione dei cromatidi fratelli e la condensazione dei cromosomi. Oggetto di studio è il contributo di differenti DNA topoisomerasi (Tipi I e Tipo II) nella progressione della bolla di replicazione in corrispondenza di unità trascrizionali e a livello della terminazione della sintesi del DNA. Inoltre, si ricercano le connessioni tra i fattori implicati nel rimodellamento della cromatina e gli eventi della modificazione topologica della fase S. Checkpoint replicativi. I chechpoint ATM- e ATR-dipendenti coordinano la replicazione con ricombinazione e proteggono la stabilità della bolla in risposta a stress replicativo indotto da agenti che inducono danni al DNA o da oncogeni. Oggetto di studio sono gli eventi che si verificano a livello delle bolle di replicazione quando i cromosomi in replicazione sono sottoposti a stress replicativo. Questi meccanismi hanno implicazioni importanti per quel che riguarda malattie ad instabilità genomica (ad esempio la sindrome di Seckel) Risposta cellulare ai danni al DNA Attivazione dei checkpoint. L’attivazione dei checkpoint ATM- e ATR-dipendenti in risposta al danno al DNA è influenzata dallo stadio del ciclo cellulare e dipende dall’accumulo di specifici segnali di checkpoint. Oggetto di studio sono queste pathways che influenzano l’attivazione dei checkpoint in risposta al danno da DNA (kinasi ciclina-dipendenti e attività di rimodellamento della cromatina) in diverse condizioni cellulari: o con massicci danni al DNA o con lesioni specifiche, ad esempio singoli double strand break. Instabilità genomica prevenuta da DNA elicasi. Le DNA elicasi sono enzimi implicati nel controllo degli aspetti fondamentali del metabolismo del DNA, come replicazione, ricombinazione e trascrizione. Oggetto della ricerca sono le funzioni svolte da alcune DNA elicasi specializzate (RecQ e Senataxin helicases) difettive in un gruppo di sindromi neurodegenerative e ad instabilità genomica. SEDE DELL’INTERNATO: c/o Campus IFOM-IEO, Via Adamello 16, 20139 Milano, laboratorio del Prof. Marco Foiani POSTI DISPONIBILI: 1 PERIODO: da marzo 2011

1 Professore di Biologia Molecolare presso il dipartimento di Scienze Biomolecolari e Biotecnologie, Università di Milano     

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A. 2010/2011 Docente: Alberto Credi Insegnamento: Chimica Generale ed Inorganica (componente del CI di Chimica), Laurea Triennale in Biotecnologie

Argomenti 1: Macchine molecolari artificiali La realizzazione di macchine di dimensioni molecolari è un obiettivo affascinante nel campo della nanoscienza e della nanotecnologia “bottom-up”. Le ricerche in questo settore, oggi possibili grazie ai progressi compiuti in vari campi della chimica, sono stimolate dalle nuove conoscenze di biologia molecolare che stanno rivelando le strutture e i meccanismi delle nanomacchine naturali su cui si basano gli organismi viventi. Questa linea di ricerca riguarda la progettazione, la sintesi e lo studio di sistemi multicomponente (nella maggior parte dei casi rotassani, catenani e specie correlate) capaci di compiere movimenti meccanici dei loro componenti molecolari in risposta a stimoli esterni (aggiunta di reagenti chimici, applicazione di potenziali elettrici, irradiazione luminosa). Anche se la costruzione di nanomacchine artificiali di complessità paragonabile a quelle biologiche è attualmente fuori dalla portata degli scienziati, l’obiettivo che al presente ci si pone è egualmente affascinante e consiste nell’individuare strategie per ottenere nanodispositivi meccanici in grado di compiere funzioni semplici e specifiche, come il controllo della permeabilità di membrane, la cattura ed il rilascio di piccole molecole, fino alla possibilità di ottenere lavoro meccanico su scala micro- e macroscopica (muscoli molecolari). 2: Quantum dot con superficie modificata per applicazioni nel campo della luminescenza I quantum dot (QD) sono nanoparticelle inorganiche caratterizzate da particolari proprietà chimico-fisiche che li rendono adatti per applicazioni che vanno dalle scienze analitiche (ad es. sensori luminescenti), alla diagnostica (es. imaging con microscopia a fluorescenza) fino alla scienza dei materiali (ad es. dispositivi foto-emissivi, additivi per polimeri). Una delle proprietà salienti di questi sistemi è la presenza di una banda di luminescenza molto stretta, la cui energia può essere modulata nella regione spettrale del visibile e del vicino infrarosso modificando la loro composizione chimica o le loro dimensioni. Inoltre sulla superficie dei QD può essere applicato un “guscio” di molecole organiche (leganti) in grado di preservarne e/o modularne il comportamento emissivo e le caratteristiche chimiche. Questa linea di ricerca si propone di studiare QD funzionalizzati con nuovi leganti molecolari. In particolare, si vogliono sviluppare leganti in grado di (a) migliorare le proprietà di luminescenza dei QD, (b) rendere le nanoparticelle altamente solubili in acqua o in solventi organici polari, (c) implementare funzionalità di switching (composti fotocromici, fotoisomeri, coloranti sensibili ad acidi e basi, ecc.). L’attività sperimentale prevede anche l’osservazione della luminescenza dei QD al livello della singola nanoparticella, così da ottenere ulteriori informazioni e consentire un’analisi statistica delle proprietà di questi oggetti nanometrici, impossibile da farsi quando si studiano grandi popolazioni (ad es. sistemi in soluzione). Periodo: sempre Numero di posti disponibili: per studenti della laurea triennale, 1; per studenti delle lauree specialistiche o magistrali: 1

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: Danielli Alberto INSEGNAMENTO: Biologia Molecolare Avanzata C.I. SEDE DELL’INTERNATO: SKA!LAB, Laboratorio di Microbiologia Molecolare, Dipartimento di Biologia Evoluzionistica Sperimentale, via Selmi, 3; Bologna 1. Caratterizzazione funzionale di un piccolo sRNA della cag pathogenicity island di Helicobacter pylori. Helicobacter pylori è un batterio Gram-negativo microaerofilo che colonizza la nicchia gastrica in più della metà della popolazione umana. É un agente eziologico di patologie gastriche acute e croniche ed è uno dei principali fattori di rischio per l’insorgenza di tumori gastrici. I ceppi virulenti di classe I, isolati da pazienti con sintomi acuti e gravi, possiedono l’isola di patogenicità cag (cytotoxin associated gene), un tratto genomico di 40 kb, che comprende 27 ORF annotate, di cui sei sono state identificate come omologhi del sistema di secrezione di tipo IV (T4SS) dell’operone virB di Agrobacterium tumefaciens. 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. Mentre gli effetti del cag-T4SS sulle vie di segnalazione nelle cellule dell’ospite sono stati ampiamente descritti, si conosce ancora poco riguardo ai meccanismi di regolazione trascrizionale della cag-PAI. 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 della tossina effettrice CagA: questo dato porta ad ipotizzare un possibile ruolo di regolatore post-trascrizionale 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. 2. Identificazione di geni coinvolti nel trasferimento elettronico e nella formazione di biofilm nel batterio elettrigeno Rhodopseudomonas palustris DX-1 Fenomeni di EET (exocellular electron transfer) sono associati alla respirazione dissimilatoria su metalli che alcune specie batteriche utilizzano per ossidare substrati organici in ambienti anossici. Questa caratteristica, peculiare di batteri cosiddetti elettrigeni, offre interessanti spunti applicativi per le biotecnologie ambientali, come per esempio le microbial fuel cells (MFCs). Citocromi multieme di tipo C e/o trasportatori di membrana esterna sembrano coinvolti nei fenomeni di EET, come anche pili conduttivi e la capacità di formare biofilm sulla superficie degli elettrodi delle MFC. Recentemente è stato incluso nel novero degli elettrigeni il ceppo DX-1 della specie Rhodopseudomonas palustris, un batterio anaerobio facoltativo fotosintetico. Il progetto di tesi si propone di iniziare a capire come DX-1 possa mediare i fenomeni di EET, e di studiare l’importanza della formazione di biofilm in questo processo. A tal pro saranno costruiti mutanti di delezione di alcuni geni, che si suppone possano codificare per proteine coinvolte nel trasporto elettronico di membrana (per esempio l’operone pio) o nella formazione di biofilm. I ceppi mutanti di DX-1 generati saranno quindi testati per la capacità di produrre corrente in una MFC. Collaborazione Dr A. Danielli, Dr. R. Borghese, Prof. C. Guiducci (EPFL Losanna,CH) - interdisciplinare: biologia molecolare, microbiologia ambientale, bioingegneria N.B. La disponibilità degli internati proposti dipende anche dalle richieste che preverranno al Prof. Scarlato e al Dr. Roncarati da altri corsi di laurea.

COGNOME E NOME DOCENTE: Alberto Danielli INSEGNAMENTO DELLA DOCENTE: Biologia Molecolare Avanzata Tesi: misure di microscopia in bioluminescenza in modalità time-lapse per lo studio eterologo di un circuito di regolazione trascrizionale di H. pylori. Nel patogeno umano Helicobacter 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 chaperonin e 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 (derepressione) in seguito al segnale di stimolo del circuito, costituito da un shock termico. Network motifs come questo FFL rappresentano interessanti esempi di circuitazione, sia per quanto riguarda la biologia sintetica, come anche nel campo della biologia dei sistemi. La tesi di laurea proposta mira a ricostituire un modello eterologo del FFL di H. pylori in Escherichia coli in cui l’output del circuito controlli l’espressione di un reporter lux che conferisce bioluminescenza alle cellule. Il sistema sarà quindi utilizzato per studiare, con un sistema di microscopia automatizzata risolta nel tempo, l’espressione del reporter in condizioni basali e di stress, a livello di singola cellula, e confrontare le osservazioni ottenute con modelli matematici (di cinetica chimica stocastica) che meglio descrivono le dinamiche di risposta del circuito. Collaborazione Dr. D. Remondini , Dr A. Danielli – interdisciplinare biofisica, biologia molecolare, biologia sintetica SEDE DELL’INTERNATO: Dipartimento di Fisica, Viale Berti Pichat 6/2, Bologna – Dipartimento di Biologia , Via Selmi, 3 - Bologna PERIODO: 2010/2011. NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1 (in base alla complessità del progetto) PER INFORMAZIONI: daniel.remondini@unibo.it, alberto.danielli@unibo.it Argomenti per internato A.A. 2010/2011 Docente: Dott.ssa Irene Faenza Insegnamento: Basi Anatomo-fisiologiche delle patologie d’organo (C.I.) Laurea Magistrale in Biotecnologie Mediche Argomenti : 1. Nuclear lipid signaling and proteomics Un ruolo di chiave nella biologia contemporanea è svolto dalla proteomica funzionale che si propone di fornire delucidazioni sulle funzioni delle proteine e sulla definizione dei meccanismi cellulari a livello molecolare. Il conseguimento di questi obiettivi dipendende principalmente dall'identificazione di proteine all'interno di complessi funzionali in vivo. Isolare proteine che interagiscono tra loro, dipende

da procedure di cromatografia di affinità o di immuno-precipitazione nelle quali l'esca proteica ed i suoi specifici partners possono essere isolati utilizzando uno specifico ligando immobilizzato su supporti solidi insolubili. Questi approcci conducono all’identificazione di molte proteine che appartengono a complessi distinti dotati di funzioni biologiche diverse. Il nostro laboratorio ha un’esperienza decennale nello studio della trasduzione dei segnali lipide dipendente a livello nucleare. Ultimamente abbiamo unito la nostra esperienza biochimica e biologico molecolare alle nuove tecniche di proteomica per studiare nuovi substrati nucleari della Phospholipase C beta 1 e di Akt. Pertanto nell’ambito di questi studi potrà essere svolto un internato di laurea inserito in progetti in cui verranno utilizzate soprattutto due tecniche: 1. L'elettroforesi bidimensionale su gel e la spettrometria di massa. Lo studio sarà rivolto allo studio delle interazioni proteiche e all’individuazione di nuovi substrati nucleari legati al signalling della PLCbeta 1 e di Akt in diversi sistemi cellulari. 2. MicroRNA expression during erythroid differentiation I microRNA (miRNA) sono una classe di molecole ad attività regolativa scoperti piuttosto recentemente, caratterizzati da una complessa biogenesi e che possiedono una vasta gamma di funzioni. La loro principale attività regolatoria in numerosi processi biologici consiste nella modulazione post-trascrizionale dell’espressione genica, grazie a una regione di complementarietà tramite la quale sono in grado di appaiare uno specifico mRNA ed inibirne la sua traduzione e quindi la sintesi proteica del suo prodotto. Uno dei processi nel quale il ruolo dei miRNA è oggetto di grande interesse e studio è quello del differenziamento eritroide. Tale processo è modulato da un grande numero di fattori, spesso di natura molto differente, che interagendo tra di loro regolano finemente il differenziamento: oltre a proteine leganti il DNA (fattori di trascrizione), vari fattori di crescita e molecole accessorie intermedie si è recentemente scoperto che un certo numero di tali microRna sono coinvolti come addizionali molecole di regolazione. Nell’ambito degli studi, che caratterizzano da anni il nostro laboratorio, relativi alla trasduzione dei segnali nucleari lipide dipendente in sistemi differenziativi e proliferativi, il progetto focalizzerà l’attenzione soprattutto su alcuni modelli di regolazione miRNA-dipendenti basandosi in particolare su due modelli sperimentali . Verranno utilizzate cloni di cellule eritroleucemiche umane che overesprimono la fosfolipasi C beta 1 e cloni di cellule in cui la proteina è stata silenziata. Periodo: gennaio-ottobre Indirizzo e-mail del docente: irene.faenza2@unibo.it Numero di posti disponibili: 1

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: Fattori Patrizia INSEGNAMENTO: Laurea Triennale: Neurofisiologia ARGOMENTO/I: Meccanismi cerebrali di coordinazione occhio-mano Lo spazio peripersonale e la nostra capacita’ di azione in esso PERIODO:da concordare INDIRIZZO email del docente di contatto: patrizia.fattori@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: Forni Monica INSEGNAMENTO: Laurea Triennale 28945 Scienza dell’animale da laboratorio Laurea Magistrale ARGOMENTO/I: Valutazione dell’espressione di Leptina, Orexina e dei loro recettori in un modello di IBD indotto nel suino mediante la somministrazione di DSS. La somministrazione di DSS (Sodio Destran Solfato) è un classico modello di induzione di IBD (Inflammatory Bowel Disease). Il modello, ben descritto e standardizzato nel topo, è relativamente nuovo applicato alla specie suina la quale offre però una serie di indiscutibili vantaggi per monitorare la severa carenza metabolico-energetica e l’infiammazione acuta indotte dal trattamento. Poichè leptina e orexina-A sono mediatori attivi strettamente legati al metabolismo energetico è nostra intenzione monitorare le loro variazioni in questo modello. PERIODO: marzo-luglio 2011 INDIRIZZO email del docente di contatto monica.forni@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: 1

A.A. 2010/2011

PROGETTI PER TESI Docenti: Dott. Emanuele Giordano Insegnamento: Biochimica LM Corso di Laurea Magistrale: INGEGNERIA BIOMEDICA (II Facoltà di Ingegneria – Campus di Cesena) Sede dell’internato tesi: Laboratorio di Ingegneria Cellulare e Molecolare via Venezia 52, 47521 Cesena (FC) Periodo: Da Marzo 2011 Numero di posti disponibili per studenti delle lauree specialistiche o magistrali: 1 PROGETTO: Realizzazione di un sensore molecolare per il rilevamento dell’espressione di microRNA in modelli cellulari di interesse. I microRNA (miRNA) sono molecole di RNA, non-codificante per proteine, che svolgono un importante ruolo di regolazione all’interno delle cellule. Queste molecole, se presenti nella cellula, si appaiano al filamento di RNA messaggero (mRNA) che presenta la specifica sequenza target complementare e ne bloccano la traduzione, impedendo la sintesi della proteina corrispondente. Da tempo i microRNA sono stati implicati nel differenziamento e la deregolazione della produzione cellulare di microRNA specifici è stata associata all’evoluzione del processo neoplastico. Lo scopo del presente progetto di tesi mira alla realizzazione di un sensore molecolare che consenta il rilevamento dei livelli di specifici miRNA in un modello cellulare di riferimento. In particolare lo studente utilizzerà le tecniche di clonaggio in plasmide per realizzare un sensore molecolare di controllo (miRNA-equivalente sintetico e sua sequenza bersaglio). Tale circuito verrà utilizzato come prova di principio della possibilità di realizzare un sensore per microRNA in vivo. Al lavoro in laboratorio sarà affiancato lo studio della letteratura per individuare potenziali miRNA di interesse, implicati in processi di rilevanza fisiopatologica. La sequenza target sintetica sarà quindi sostituita dalla sequenza bersaglio reale prescelta e il funzionamento del sensore testato nel modello cellulare appropriato. Contattare: Dott. Emanuele Giordano, emanuele.giordano@unibo.it Dott.ssa Francesca Ceroni, francesca.ceroni2@unibo.it

A.A. 2010/2011

PROGETTI PER TESI Docenti: Prof. Alejandro Hochkoeppler – Dott.ssa Alessandra Stefan Insegnamento: Ingegneria proteica; Biochimica Industriale Corso di Laurea Magistrale in: BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI E INDUSTRIALI Sede dell’internato tesi: Dipartimento di Chimica Industriale e dei Materiali Viale Risorgimento 4, 40136 Bologna Periodo: Da Novembre 2010 (Progetto 1) Da Marzo 2011 (Progetti 2-4) Numero di posti disponibili per studenti delle lauree specialistiche o magistrali: 4 Numero di posti disponibili per studenti della laurea triennale: 0 Previsione di svolgimento di un periodo di internato presso altri laboratori stranieri: 1 (progetto 3) Sede: Laboratory of Molecular Genetics, National Institute of Environmental and Health Sciences (NIEHS), Research Triangle Park, USA. Referente: Dr. Roel M. Schaaper, Senior Investigator. PROGETTO 1: Ruolo del dominio PHP della subunità alfa della DNA Polimerasi III di Escherichia coli. Il core catalitico della DNA polimerasi III di Escherichia coli è composto da tre subunià, denominate rispettivamente alfa, epsilon e teta. Alfa possiede attività polimerasica, epsilon costituisce la subunità che corregge gli errori di replicazione (attività esonucleasica 3’-5’, proofreading), mentre il ruolo di teta non è ancora definito. 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, la cui funzione è sconosciuta. Scopo della presente ricerca è l’isolamento, e la purificazione di quest’ultimo dominio. In particolare, lo studente utilizzerà un clone, disponibile presso il laboratorio ospitante, mediante il quale è possibile sovraesprimere il solo dominio PHP di alfa. Le condizioni di sovraespressione saranno quindi esaminate ed ottimizzate e la successiva purificazione sarà perseguita mediante tecniche cromatografiche, quali lo scambio ionico, la gel filtrazione e la cromatografia di affinità. Parallelamente si procederà alla purificazione della subunità alfa integra. Infine, lo studente indagherà il possibile ruolo catalitico del dominio PHP della subunità alfa. 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.

Contatto: Prof. Alejandro Hochkoeppler, hochko@ms.fci.unibo.it PROGETTO 2 Studio del meccanismo catalitico della DNA Polimerasi III di Escherichia coli. Il core catalitico della DNA polimerasi III di Escherichia coli è composto da tre subunià, denominate rispettivamente alfa, epsilon e teta. Alfa possiede attività polimerasica, epsilon costituisce la subunità che corregge gli errori di replicazione (attività esonucleasica 3’-5’, proofreading), mentre il ruolo di teta non è ancora definito. Il presente progetto di tesi mira alla caratterizzazione funzionale del core catalitico della DNA polimerasi III di E. coli. In particolare, lo studente utilizzerà appositi plasmidi, costruiti presso il laboratorio ospitante, mediante i quali è possibile co-esprimere le tre subunità del core catalitico. Le condizioni di co-espressione sono già state ottimizzate e consentono elevate rese del core catalitico. I corrispondenti estratti proteici saranno quindi utilizzati per perseguire la purificazione del complesso alfa-epsilon-teta, mediante tecniche di cromatografia a scambio ionico, gel filtrazione e di affinità. Il complesso così purificato sarà caratterizzato dal punto di vista catalitico, impiegando un saggio di attività messo recentemente a punto presso il laboratorio ospitante. Inoltre, lo studente indagherà la possibilità di effettuare spettroscopia di singola molecola utilizzando il core catalitico. A questo ultimo scopo, lo studente individuerà la più efficace tecnica di derivatizzazione del core catalitico con oppportuni fluorofori. Inoltre, lo studente costruirà, se necessario, mutanti sito-specifici delle tre subunità del core, in modo da facilitarne la marcatura selettiva. 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. Contatto: Prof. Alejandro Hochkoeppler, hochko@ms.fci.unibo.it PROGETTO 3: Interazioni tra la subunità espilon e il dominio PHP della subunità alfa della DNA Polimerasi III di Escherichia coli. Il core catalitico della DNA polimerasi III di Escherichia coli è composto da tre subunià, denominate rispettivamente alfa, epsilon e teta. Alfa possiede attività polimerasica, epsilon costituisce la subunità che corregge gli errori di replicazione (attività esonucleasica 3’-5’, proofreading), mentre il ruolo di teta non è ancora definito. 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, la cui funzione è sconosciuta. Scopo della presente ricerca è lo studio di eventuali interazioni tra la subunità epsilon ed il dominio PHP della subunità alfa. Recenti osservazioni preliminari effettuate presso il laboratorio ospitante hanno infatti evidenziato una possibile interazione tra le due proteine summenzionate. In particolare, lo studente utilizzerà un sistema di co-espressione per valuare la formazione in vivo di un complesso PHP-epsilon. Successivamente, lo studente potrà caratterizzare biochimicamente la natura di tale complesso (caratteristiche molecolari e di attività). Inoltre, per determinare quali residui siano essenziali per la formazione dell’eterodimero PHP-epsilon, saranno introdotte mutazioni sito-specifiche sia nel dominio PHP che nella subunità epsilon (alcune varianti di epsilon sono al momento già disponibili). 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.

Contatto: Prof. Alejandro Hochkoeppler, hochko@ms.fci.unibo.it PROGETTO 4: Purificazione e caratterizzazione della variante della tossina difterica CRM197. Il Cross Reacting Material 197 venne isolato negli anni ‘70 come mutazione spontanea G52E (glicina-acido glutammico) della tossina difterica, secreta da ceppi di Corynebacterium diphtheriae lisogenizzati da uno specifico fago β mutato. La variante è sostanzialmente atossica ma mantiene tutte le caratteristiche immunologiche della tossina difterica e trova attualmente largo impiego nel mercato dei vaccini coniugati come carrier di epitopi polisaccaridici. La produzione di CRM197 è documentata in letteratura solo in Corynebacterium, utilizzando ceppi lisogenici doppi o tripli mutanti per aumentarne la resa. In Escherichia coli, invece, sono state finora espresse solo le due subunità separate (A e B) della tossina difterica. Scopo della presente ricerca consiste nella produzione del CRM197 in E. coli e nella sua successiva purificazione; inoltre, grande interesse è volto all’ottimizzazione della procedura in modo da definire un protocollo che utilizzi materiali e passaggi idonei ad una produzione su scala industriale. Il progetto di ricerca proposto permetterà allo studente di conoscere ed indagare tutte le fasi di un processo di produzione di una proteina ricombinante di interesse industriale. Un altro obiettivo di questo studio è la caratterizzazione dell’attività biologica della proteina ricombinante medianti opportuni saggi di attività. Dalla letteratura è noto, seppur controverso, che il CRM197, come la tossina difterica possiede attività DNasica che si manifesta degradando il DNA delle cellule bersaglio. Saranno effettuati, di conseguenza, diversi saggi per verificare la presenza di tale attività enzimatica. Contatto: Dr.ssa Alessandra Stefan, alessandra.stefan@unibo.it Contatto: Prof. Alejandro Hochkoeppler, hochko@ms.fci.unibo.it

Prof. Patrizia Nanni - Prof. Pier-Luigi Lollini Sezione di Cancerologia Viale Filopanti 22 40126 Bologna Tel 051-209 4786 (Lollini) - 051-209 4793 (Nanni) pierluigi.lollini@unibo.it patrizia.nanni@unibo.it www.lollini.it Insegnamento: Oncologia Molecolare, Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari ed Industriali Argomenti per Internato e Tesi aa 2010-2011 Periodo: inizio verso ottobre 2011/gennaio 2012, durata 1 anno 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 virus papillomatosi), 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. Per saperne di più: P.-L. Lollini et al., Vaccines for tumour prevention. Nat. Rev. Cancer, 6: 204-216, 2006. Biologia cellulare e molecolare del rabdomiosarcoma Il rabdomiosarcoma è un tumore che origina da precursori del muscolo striato e mantiene un limitato potenziale differenziativo miogenico. Il normale differenziamento muscolare terminale è incompatibile con la proliferazione cellulare. Nelle ricerche sul rabdomiosarcoma le domande a cui si cerca di rispondere sono quindi: quali meccanismi impediscono il completo differenziamento? Quali sostengono la continua proliferazione? E’ possibile curare il rabdomiosarcoma inducendone il differenziamento terminale? Con quali approcci terapeutici? Gli studi utilizzano sia linee cellulari di rabdomiosarcoma umano che modelli transgenici/knockout di insorgenza spontanea, in cui è possibile per la prima volta indagare la storia naturale di questo tumore. Per saperne di più: P. Nanni et al., Opposing control of rhabdomyosarcoma growth and differentiation by myogenin and interleukin 4. Mol. Cancer Ther., 8: 754-761, 2009.

LAUREA IN BIOTECNOLOGIE MOLECOLARI E INDUSTRIALI COGNOME E NOME DOCENTE: MARINA MARINI INSEGNAMENTO DELLA DOCENTE: BIOLOGIA CELLULARE (Laurea Triennale) PERIODO: a partire da novembre 2010 INDIRIZZO email del docente di contatto: marina.marini@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI: uno

TITOLO della tesi: Valutazione dello stress ossidativo nell'autismo Tesi di Laurea Magistrale

Partendo dall'ipotesi, sostenuta da diverse evidenze, nessuna delle quali apparentemente conclusiva, che lo stress ossidativo possa giocare un ruolo patogenetico nel Disturbo Generalizzato dello Sviluppo (DGS ) e che il grado di stress ossidativo possa correlare con la gravità clinica dei pazienti, questo studio si propone di valutare, in un gruppo di soggetti affetti da DGS, alcuni markers di stress ossidativo e radicalico. Lo studio intende acquisire nuovi dati su elementi che possono giocare un ruolo patogenetico in questa patologia e porre una base razionale per successivi interventi terapeutici mirati. Verranno arruolati 25 pazienti con Disturbo autistico e 25 soggetti sani paragonabili per età e sesso. -pazienti di età compresa tra i 5 anni e i 10 anni. Sesso indifferente. In buona salute fisica; -diagnosi di Disturbo Autistico, formulata da un clinico esperto secondo i criteri del DSM IV e con valutazione ADOS. Lo studio biochimico sarà effettuato su campioni di sangue e di urina. I dati sperimentali raccolti saranno valutati tramite analisi statistica univariata e multivariata condotta utilizzando il software SPSS 10 (SPSS, Chicago, IL, USA) per verificare la correlazione fra stato neuropsichiatrico e marcatori biochimici. Tutte le analisi saranno condotte in maniera anonima in modo che non possa essere possibile nessuna correlazione tra il nome dei soggetti ed i relativi dati sperimentali.

Lo studio sarà effettuato in collaborazione con la Dott. Paola Visconti, Ospedale Maggiore, Bologna, servizio di Neuropsichiatra Infantile.

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE: MICHELA RUGOLO INSEGNAMENTO: Biochimica Cellulare (C.I. Biochimica Cellulare e Strutturale); Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Industriali ARGOMENTI: Tesi. Mutazioni del DNA mitocondriale e progressione tumorale. 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 delle mutazioni influenza in modo significativo la progressione maligna. In questo studio utilizzeremo alcuni modelli cellulari da noi sviluppati in cui sono presenti mutazioni nella subunità ND1 del complesso I e nel citocromo b del complesso III, in diversi gradi di eteroplasmia. 1. Si verificherà se la sovraespressione di NDI di S. Cerevisiae, un enzima redox costituito da una singola proteina che permette di aggirare il difetto della reazione redox causato dalla mutazione nel complesso I, sia in grado di compensare il difetto biochimico e modificare la tumorigenicità, analizzata mediante saggi di invasività in vitro ed in vivo. 2. Ci proponiamo di analizzare altri meccanismi molecolari che potrebbero influenzare il fenotipo tumorale associato a mutazioni nel mtDNA, in particolare il ruolo del fattori della biogenesi mitocondriale. Tesi. Identificazione degli interattori della proteina OPA1. La proteina OPA1 è una GTPasi ad elevato peso molecolare della famiglia delle dinamine, codificata dal genoma nucleare e localizzata nello spazio intermembrana, ancorata alla membrana mitocondriale interna. OPA1 è coinvolta in alcune importanti funzioni, quali la fusione del reticolo mitocondriale, l’integrità strutturale delle cristae e il processo di morte cellulare. La molteplicità delle funzioni di OPA1 è stata spiegata con la presenza di 8 isoforme, che derivano dallo splicing alternativo di alcuni esoni nella regione N-terminale. Il progetto si propone di identificare gli interattori proteici di OPA1, utilizzando la tecnica della membrane-split ubiquitin, una variante del doppio ibrido specificamente creata per identificare gli interattori di proteine di membrana. Nell’ambito di questo tema di ricerca potrebbe essere attivata a breve una collaborazione con la dott.ssa. Antonella Spinazzola, MRC Mitochondrial Biology Unit, Cambridge Institute for Medical Research, UK, per la costruzione di un vettore di espressione inducibile per la proteina OPA1 con un doppio tag, da utilizzare in esperimenti di immunoprecipitazione ed analisi degli interattori mediante 2D elettroforesi e spettrometria di massa. SEDE DELL’INTERNATO: Laboratorio di Biochimica Cellulare, Dipartimento di Biologia, sede di Via Irnerio 42 e/o laboratori collaboranti PERIODO: circa 1 anno NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2, previo colloquio.

A.A. 2010/2011 PROGETTI PER TESI Docente: Concepcion Rubies Autonell Email: concepcion.rubies@unibo.it Corso di Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Industriali Insegnamento: Laboratorio di biotecnologie fitopatologiche/Biotecnologie per la difesa delle piante Sede dell’internato tesi: Laboratori del DiSTA, Facoltà di Agraria, Viale Fanin 42 Periodo: 2010/2011 per un periodo di almeno 7 mesi. Numero di posti disponibili: 2 I) Presentazione delle linee di ricerca proposte per la tesi in virologia vegetale Il virus dell’ingiallimento necrotico della barbabietola (Beet necrotic yellow vein virus, BNYVV) è, tra i virus trasmessi attraverso il terreno dal Plasmodioforomicete Polymyxa betae, il principale agente infettivo che colpisce la barbabietola da zucchero. BNYVV, agente causale della Rizomania, provoca abnorme crescita del capillizio radicale ed è ampiamente diffuso in tutte le aree bieticole. Il BNYVV appartiene al genere Benyvirus e presenta isolati contenenti tipicamente quattro RNA, mentre un quinto RNA è stato rinvenuto sporadicamente. In base all’analisi delle sequenze nucleotidiche è stata messa in evidenza l’esistenza di due tipi: A (presente nella maggior parte degli Stati Europei, in Iran, Nord America, Cina e Giappone) e B (presente in Francia, Germania, Svezia, Cina, Regno Unito e Lituania). Un terzo tipo denominato P tipicamente più aggressivo e caratterizzato dalla presenza dell’RNA 5, è stato identificato in Francia, Kazakhistan, Regno Unito, Cina e Giappone. Il virus della barbabietola trasmesso dal terreno (Beet soil-borne mosaic virus, BSBMV) appartiene anch’esso al genere Benyvirus, presenta genoma quadripartito con una struttura identica a quella del BNYVV; al momento è stato identificato solamente nelle aree di coltivazione del centro e dell'occidente degli Stati Uniti. Le piante colpite presentano lievi distorsioni e ingiallimenti vivaci delle nervature che progrediscono nelle aree fogliari associate alle nervature, mentre le radici possono apparire asintomatiche. L’attenzione per questo virus è nata dal fatto che dal punto di vista genetico esso è sufficientemente differente da BNYVV da poter essere considerato una specie separata, ma le sue caratteristiche biologiche, epidemiologiche e sintomatologiche sono riconducibile al virus della rizomania. In entrambi i virus gli RNA 1 e 2 codificano per le proteine coinvolte nella replicazione, nel movimento da cellula a cellula e nell’incapsidazione del genoma virale; l’RNA3 è coinvolto nell’espressione dei sintomi e nel movimento vascolare in Beta vulgaris; l’RNA4 sembra aumentare l’efficienza della trasmissione del virus da parte del vettore P.betae; l’RNA5, quando presente, sembra interagire sinergicamente con l’RNA3, conferendo una maggiore virulenza all’isolato. Il programma di ricerca si basa sullo studio delle interazioni molecolari tra la pianta e i benyvirus allo scopo di sviluppare una maggiore comprensione delle similarità e divergenze sia molecolari sia biologiche delle due specie virali. In particolare nell’ambito del presente progetto lo/la studente/ssa potrà sviluppare una delle seguenti linee di ricerca che riguardano aspetti diversi della biologia dei benyvirus.

I. Studio della delle interazioni molecolari tra i diversi RNA di BNYVV e BSBMV. Abbiamo recentemente dimostrato che l’RNA3 di BSBMV può essere replicato e incapsidato in planta dagli RNA 1 e 2 del BNYVV di cui promuove inoltre il movimento sistemico (Ratti et al., 2009). Si intende ora verificare la capacità degli RNA 1 e 2 di BSBMV di replicare ed incapsidare l’RNA5 di BNYVV che non trova il proprio omologo nel genoma di BSBMV.

Per questo studio verranno impiegate tecniche di genetica inversa applicata a cloni infettivi degli RNA virali. Verranno inoltre impiegati vettori virali per l’espressione di proteine endogene in pianta e in E. coli.

II. Studio dei domini funzionali della proteina p14 espressa dall’RNA2 di BSBMV. Esperimenti in corso in collaborazione con l’Université de Strasbourg hanno evidenziato l’interazione tra la p14 del BNYVV, soppressore del silenziamento genico, e una sequenza di 20 nucleotidi, denominata “coremin”, presente negli RNA3 e 5 di BNYVV e negli RNA3 e 4 di BSBMV. Con la presente linea di ricerca verrà effettuato uno studio funzionale e molecolare della p14 del BSBMV e della sua interazione con la sequenza coremin. Per sviluppare questa ricerca verranno prodotti e opportunamente modificati, tramite mutagenesi sito-specifica, cloni cDNA degli RNA virali. Tali cloni verranno impiegati in sistemi ad uno, due o tre ibridi in lieviti per studiare i domini funzionali della p14 e per trasformare linee cellulari di N.tabacum BY-2 per determinare, mediante osservazioni al microscopio confocale, la localizzazione sub-cellulare della p14.

Previsione di svolgimento di un periodo di internato presso altri laboratori stranieri: E’ possibile svolgere parte del lavoro di tesi presso i laboratori di:

o Prof. David Gilmer. Institut de Biologie Moléculaire des Plantes (IBMP), Integrative Virology, l’Université Louis Pasteur (Strasbourg), Strasburgo, Francia.

o Prof. Claude Bragard. Unité de phytopathologie, Faculté d'ingénierie biologique, agronomique et environnementale. Université catholique de Louvain Louvain la Neuve, Belgio.

II) Linee di ricerca per la tesi preso il Laboratorio di Micologia fitopatologica molecolare Caratterizzazione e studio sul polimorfismo di popolazioni di Fusarium graminearum e F. culmorum agenti causali della fusariosi della spiga del frumento e produttori di micotossine. La fusariosi della spiga (FDS) è una fitopatia complessa che colpisce diversi cereali quali frumento duro e tenero, mais, orzo e avena. I principali agenti causali di questa malattia appartengono al genere Fusarium, miceti particolarmente analizzati poiché, oltre a danneggiare quantitativamente e qualitativamente queste specie vegetali, costituiscono potenziali produttori di micotossine, metaboliti secondari fungini che si accumulano nelle cariossidi e, ritrovandosi negli alimenti e nei mangimi, possono rappresentare un fattore di rischio importante per la salute umana e animale. F. graminearum è considerata la specie più diffusa a livello mondiale ed è prevalente nelle regioni più calde (U.S.A., Australia, America del sud ed Europa centro-meridionale), F. culmorum è predominante nelle regioni più fredde quali il nord ovest europeo. In Europa, oltre alle specie prevalenti già citate, sono presenti anche F. poae, F. cerealis, F. equiseti, F. sporotrichioides, F. tricinctum e altre specie isolate meno frequentemente che al momento sono considerate di minore importanza eziologica. Le più diffuse micotossine prodotte da F. graminearum e F. culmorum sono i tricoteceni quali Nivalenolo (NIV), Deossinivalenolo (DON) e le sue due forme acetilate 15-acetyldeossinivalenolo (15-ADON) e 3-acetildeossinivalenolo (3-ADON), ed i loro danni sull’uomo si traduce in alterazioni al livello del sistema immunitario disordini digestivi, emorragie degli organi interni, problemi di coagulazione del sangue, impoverimento del midollo osseo e disordini del sistema nervoso. Attraverso tecniche molecolari (Multiplex PCR) verranno individuati complessi genici coinvolti nell’espressione delle differenti micotossine: Tri cluster per la biosintesi dei tricoteceni per la differenziazione in chemiotipi/morfotipi, caratterizzati dalla potenzialità di produrre micotossine con diversa struttura chimica e con conseguente effetto differente sull’uomo. L’individuazione del complesso genico, addetto alla biosintesi, conferma la capacità da parte del micete di sintetizzare la micotossina, ma non la reale produzione della stessa poiché il cluster genico potrebbe essere presente anche se non attivo.

A tal scopo nel progetto si effettueranno caratterizzazioni morfologiche e molecolari di ceppi di F. graminearum e F. culmorum, successivamente saranno analizzati tramite protocolli di Real Time PCR per approfondire le correlazioni tra l’espressione genica dei cluster e l’effettiva produzione di micotossine. Previsione di svolgimento di un periodo di internato presso altri laboratori stranieri: Possibilità di svolgere attività di ricerca, negli ultimi mesi, al Molecular Phytopathology and Mycotoxin Research dell’ Università di Goettingen, Germania, in funzione della preparazione scientifica e tecnica raggiunta nei primi mesi d’internato.

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011

COGNOME E NOME DOCENTE: SABATINO PIERA

INSEGNAMENTO: Biocristallografia Chimica bionorganica

Laurea Magistrale

ARGOMENTI:

● Studio di struttura e funzione di scambiatori sodio protone, trasportatori che controllano il volume cellulare e il pH intracellulare e svolgono un ruolo fondamentale in numerosi processi fisiologici e patofisiologici. Durante l’internato di tesi lo studente svolgerà alcuni stadi del processo di produzione, purificazione e cristallizzazione delle proteine affiancati dall’utilizzo di tecniche spettroscopiche avanzate e da indagini biocristallografiche.

● Studio di struttura e funzione di una serie di proteine coinvolte nella forca replicativa delle

specie eucariote, altamente espresse sia nelle cellule cancerose maligne sia nelle cellule precancerose che subiscono trasformazione in senso maligno. Queste proteine sono quindi biomarkers ideali per la diagnostica del cancro e possibili bersagli per lo sviluppo di farmaci anticancro. Anche in questo caso, obiettivo primario per la conoscenza strutturale dettagliata delle proteine sarà la biocristallografia a raggi X, eventualmente affiancata da studi di microscopia elettronica per gli aggregati più grossi.

Per entrambi gli argomenti di tesi ci si propone di utilizzare studi spettroscopici di dicroismo circolare per individuare struttura secondaria, folding e proprietà di legame di proteine, nonchè studiare effetti di mutazioni ed interazioni con altre proteine. PERIODO: II semestre 2010-2011

INDIRIZZO email del docente piera.sabatino@unibo.it

NUMERO POSTI DISPONIBILI: 2

A.A. 2010/2011 PROGETTI PER TESI Docente: Giampaolo Zuccheri e Bruno Samorì Insegnamento: Nanobiotecnologie del Corso di Laurea/Laurea Specialistica o Magistrale in: Biotecnologie Molecolari e Industriali Presentazione delle linee di ricerca proposte per la tesi Nanoscienza e nanobiotecnologie applicate a studi su:

a) I processi di auto-aggregazione proteica legati a malattie neurodegenerative. I lavori di tesi prevedono diverse fasi possibili (cumulabili o da sviluppare in alternativa) i) un’attività preliminare di biologia molecolare incentrata sull’espressione e purificazione di costrutti multi modulari proteici contenenti l’alfa sinucleina (la proteina legata alla malattia di Parkinson) da effettuarsi presso il Laboratorio del Prof. Luigi Bubacco nel Dipartimento di Biologia dell’ Università di Padova (previsti eventuali rimborsi spese); iia) 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 dell’ alfa sinucleina e sugli effetti sulle stesse conformazioni di potenziali farmaci (in collaborazione anche con Prof. Legname della SISSA di Trieste e il Prof. C. Bustamante dell’ Università di Berkeley, Ca). iib) misure dell'interazione tra proteine amiloidogeniche e modelli di membrane biologiche mediante osservazioni in situ con microscopia a forza atomica e biosensori (presso il laboratorio di Bologna) o lo sviluppo di tecnologie di detection per biosensori (attraverso una collaborazione instaurata con il Politecnico Federale di Losanna, Svizzera). 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. b) Lo sviluppo di sensori elettrochimici per la diagnosi di marker tumorali e per il rilevamento degli acidi nucleici. In collaborazione con industrie del settore e all’interno di progetti di collaborazione internazionale. Lo sviluppo di modalità di lettura e di amplificazione (chimica, nanotecnologica ed elettronica) del segnale derivato dal riconoscimento di molecole biologiche di interesse diagnostico da parte di un biosensore (in collaborazione con Olivetti, con Xeptagen, col Lambda GmbH ed altre industrie del settore). c) 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. Stiamo sviluppando nanostrutture innovative basate su questi concetti al fine di incrementare la sensibilità nei processi di rilevamento degli acidi nucleici (ad esempio per applicazioni di biosensoristica) e per ottenere nanostrutture autoassemblanti con funzionalità innovative (ricerca svolta anche nell'ambito del progetto europeo DINAMICS, in collaborazione con vari laboratori europei). Sede dell’internato tesi: Dipartimento “G, Moruzzi” sede via S. Giacomo 11 Periodo: 12 mesi Numero di posti disponibili per studenti della laurea triennale: 0 Numero di posti disponibili per studenti delle lauree specialistiche o magistrali : 5 Sono possibili periodi di internato presso i laboratori con cui le suddette ricerche sono in collaborazione Si, ed in particolare presso il Laboratorio del Prof. Luigi Bubacco nel Dipartimento di Biologia dell’ Università di Padova per la linea a.

A.A. 2010/2011

PROGETTI PER TESI

Docente: Giulio C. Sarti Insegnamento: Principi di Ingegneria Biochimica del Corso di Laurea/Laurea Specialistica o Magistrale in: Biotecnologie Molecolari e Industriali Sede dell’internato tesi: Bologna, Dipartimento DICMA Periodo: anche da gennaio 2010 Numero di posti disponibili per studenti della laurea triennale: Numero di posti disponibili per studenti delle lauree specialistiche o magistrali: 2 Previsione di svolgimento di un periodo di internato presso altri laboratori italiani o stranieri: è possibile ed è stato fatto già con le tesi precedenti, presso A) North Carolina State University at Raleigh, e BiTech Center, NC-USA, prof. Ruben G. Carbonell; B) Rensselear Polytechnic Institute, Troy, NY-USA, prof. Georges Belfort; Entrambe le collaborazioni consentono lo svolgimento di parte della tesi presso i laboratori indicati ma il periodo all’estero è considerato a valle di un periodo di addestramento in laboratorio presso DICMA.

Presentazione delle linee di ricerca proposte per la tesi (descrizione dettagliata di ciascun progetto )

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 ed è parzialmente avviata.

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A. 2010/2011

Docente: Dr. TOLOMELLI ALESSANDRA

Insegnamento: BIOCATALISI Laurea magistrale in Biotecnologie Molecolari e Industriali

Argomento: Risoluzione enzimatica di β-amminoacidi inusuali in forma ciclica o lineare come intermedi per la sintesi di molecole bioattive.

Periodo: Gennaio 2011-Dicembre 2011 Numero posti disponibili: 1

Descrizione del progetto L’uso di peptidi come potenziali farmaci è fortemente ridotto dalla facile degradazione ad opera di enzimi proteolitici e alla scarsa biodisponibilità. Per questo motivo, la preparazione di peptidomimetici in grado di superare questi limiti ha assunto negli ultimi anni grande importanza. E’ noto che l’introduzione di un β-amminoacido al posto del suo α-analogo all’interno di una sequenza peptidica ne modifica significativamente la resistenza in ambiente fisiologico e conferisce al nuovo sistema una differente struttura tridimensionale. E’quindi di fondamentale importanza la preparazione di β-amminoacidi in forma enantiomericamente pura. Questo obiettivo può essere raggiunto attraverso la risoluzione enzimatica di miscele racemiche. Il gruppo di ricerca si interessa da tempo della preparazione di β-amminoacidi inusuali in forma lineare o ciclica da inserire in strutture peptidomimetiche bioattive. In particolare durante l’internato, lo studente si occuperà della preparazione di β-amminoacidi ciclici in forma racemica e della messa a punto di una nuova tecnica di separazione di tali miscele con l’enzima Candida Antarctica Lipase A o B. Lo studente acquisirà la capacità di portare a termine una sintesi organica chemoenzimatica e utilizzerà in prima persona gli strumenti analitici necessari per la determinazione della resa e dell’eccesso enantiomerico delle separazioni effettuate (spettrometro NMR, HPLC, polarimetro, etc.) Il lavoro sperimentale verrà svolto presso i laboratori di Chimica Organica del Dipartimento di Chimica “G.Ciamician”. Poiché tale ricerca fa parte di un progetto in collaborazione con il gruppo del Prof. Ferenc Fulop dell’Istituto di Chimica Farmaceutica dell’Università di Szeged (Ungheria), sarà possibile per lo studente trascorrere un periodo presso tale istituto.

ARGOMENTI PER INTERNATO A.A.2010/2011 COGNOME E NOME DOCENTE:Zannoni Davide– Fedi Stefano INSEGNAMENTO/I: Laurea triennale-Microbiologia speciale (c.i. di Microbiologia e virologia generale) ; Laurea Magistrale in Biotecnologie Molecolari e Industriali - Microbiologia applicata e laboratorio (c.i.) – laboratorio di Microbiologia applicata ARGOMENTO 1: Studio della biodegradazione aerobica di sostanze organiche alogenate in ceppi di Pseudomonas e Rhodococcus. I solventi clorurati sono altamente tossici e derivati del metano, etano o etilene e di composti aromatici come il bifenile, via sostituzione di uno o più H con altrettanti Cl. Molti solventi sono presenti in falde contaminate ed in acque reflue derivanti da processi industriali oppure, come i policlorobifenili (PCBs), si accumulano nei sedimenti fluviali e marini. Gran parte di questi composti sono recalcitranti e quindi non utilizzabili (con poche eccezioni) dai microrganismi come fonti di carbonio ed energia. Una strategia per la biodegradazione dei solventi clorurati è il co-metabolismo aerobio, ovvero: uso di uno o più enzimi espressi nel metabolismo di un substrato primario per degradare un’altra molecola (in questo caso il solvente clorurato). La degradazione per co-metabolismo comporta quindi la fornitura di un substrato primario (ad es. metano o butano, bifenile). In anni recenti, nel nostro laboratorio sono stati isolati diversi ceppi batterici in grado di utilizzare alcuni dei substrati primari citati e degradare numerosi composti organici clorurati tra cui: tricloroetilene, cloroformio, 1,2-dicloroetano e policlorobifenili. In collaborazione con i gruppi di ricerca dei proff.ri Pinelli e Frascari, Dip. di Ingegneria Chimica, Mineraria e delle Tecnologie Ambientali e dei proff.ri Fava e Zanaroli, Dip. di Chimica Applicata e Scienza dei Materiali, abbiamo curato tesi in co-tutela sulla caratterizzazioni microbiologica dei ceppi isolati o di consorzi microbici applicati a bioreattori su cellule immobilizzate. Sono previsti anche nel 2011 studi per valutare lo sviluppo e l’attività dei biofilm batterici tramite microscopia confocale nonché la determinazione della composizione dei consorzi batterici tramite PCR-TRFPL e/o PCR-DGGE. ARGOMENTO 2: Produzione di H2 in condizioni di termo-estremofilia. I batteri del genere Thermotoga (iper-termofilo)utilizzano un’ampia gamma di carboidrati, sia semplici che complessi, ed alcune specie appartenenti al genere possono metabolizzare carbossi-metilcellulosa, amido, xilano, pectine così come mono- e di-saccaridi. Le idrogenasi prodotte dai microrganismi iper-termofili possiedono importanti caratteristiche funzionali che, grazie all’ingegneria genetica, potrebbero permettere un incremento nella produzione di idrogeno (H2). In base a queste premesse, le potenzialità della produzione di idrogeno da parte di microrganismi iper-termofili sono molto interessanti anche se le nozioni a livello fisiologico, genetico e ingegneristico per la loro applicazione su scala industriale sono ancora troppo scarse. Il lavoro di tesi prevede la selezione di uno o più ceppi Thermotoga che ottimizzino la produzione di H2 rispetto ai substrati di scarto industriale utilizzati. Verrà inoltre valutata la capacità dei ceppi selezionati di produrre un biofilm stabile ed attivo; si prevede inoltre la messa a punto di una metodologia per l’inoculo in bioreattori a biomassa-adesa dei ceppi Thermotoga selezionati nonchè l’analisi della composizione delle comunità microbiche che si sviluppano nei bioreattori impiegati nel progetto e la valutazione della persistenza dei ceppi di Thermotoga selezionati in presenza dei consorzi microbici associati alle matrici di scarto utilizzate e l’eventuale individuazione e stoccaggio di un consorzio batterico termofilo efficace nella fermentazione ad H2 di matrici organiche. SEDE DELL’INTERNATO: Lab. di Microbiologia Generale, Dipartimento di Biologia Evoluzionistica e Sperimentale, via Irnerio 42, Bologna

PERIODO: 2011 E-mail docente di contatto: stefano.fedi@unibo.it NUMERO POSTI DISPONIBILI:1-2