Biologia dei sistemi - BTBS · Biologia dei sistemi ... Laboratorio di Biologia Molecolare - PI...
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Biologia dei sistemi Biologia dei sistemi http://www.btbs.unimib.it/?page_id=1871 L’approccio di systems biology considera che le funzioni biologiche derivano dalla interazione – spesso non lineare – tra molti componenti. Proprio per questo la comprensione della funzione non è derivabile dalla semplice conoscenza dei componenti, ma richiede l’integrazione di analisi biomolecolari (anche omiche) e modellazione matematica. L’approccio di Systems Biology può avvenire a diversi livelli di dettaglio, dallo studio delle interazioni molecolari (ad esempio proteina-proteina) con tecniche molecolari e computazionali, all’analisi di reti, alla modellazione di circuiti biologici complessi, che idealmente interagiscono tra loro in modo iterativo ed interattivo. L’area accoglie competenze di diverso tipo (biochimiche, biologico molecolari, genetiche, chimiche, computazionali eccetera) e si rivolge allo studio di rilevanti funzioni cellulari (crescita e ciclo cellulare, differenziamento, morte cellulare, trasduzione del segnale) in organismi modello a diversa complessità evolutiva. Posti di tesi disponibili: 10
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Biologia dei sistemiBiologia dei sistemi
http://www.btbs.unimib.it/?page_id=1871
L’approccio di systems biology considera che le funzioni biologiche derivano dalla interazione –spesso non lineare – tra molti componenti. Proprio per questo la comprensione della funzionenon è derivabile dalla semplice conoscenza dei componenti, ma richiede l’integrazione di analisibiomolecolari (anche omiche) e modellazione matematica. L’approccio di Systems Biology puòavvenire a diversi livelli di dettaglio, dallo studio delle interazioni molecolari (ad esempioproteina-proteina) con tecniche molecolari e computazionali, all’analisi di reti, allamodellazione di circuiti biologici complessi, che idealmente interagiscono tra loro in modoiterativo ed interattivo.
L’area accoglie competenze di diverso tipo (biochimiche, biologico molecolari, genetiche,chimiche, computazionali eccetera) e si rivolge allo studio di rilevanti funzioni cellulari (crescitae ciclo cellulare, differenziamento, morte cellulare, trasduzione del segnale) in organismimodello a diversa complessità evolutiva.
Posti di tesi disponibili: 10
Systems Biology
• Biological processes are the results of complex, coordinated, dynamic,non-linear interactions of a large number of components, which areshaped by time and space constrains. These dynamic interactionsgenerate, as emergent property of the system, the correspondingfunction, that therefore is not found in individual components, but only intheir networking (Bhalla and Iyengar, 1999).
• Different molecular devices are able to confer robustness to biologicalfunction perturbed by external or internal cues (Kitano, 2007, Kitano,2010a and Stelling et al., 2004).
• Systems Biology (SB) integrates molecular and post-genomic analyseswith an approach that describes dynamic interactions among componentsof a living system so to correctly predict its behavior under changingcircumstances (Hartwell et al., 1999 and Nurse and Hayles, 2011).
• According to the SB approach, molecular analysis is integrated, in iterativecycles, with computational modeling, simulation analysis and controltheory (Alberghina and Westerhoff, 2005, Kitano, 2002 and Westerhoffand Palsson, 2004).
The SYSBIO center
• SYSBIO – Centre of Systems Biology” is an Italian open access ResearchInfrastructure (RI), distributed throughout different locations, focused onSystems Biology.
• SYSBIO – directed by Prof Lilia Alberghina - is funded by Italian Ministry forResearch (MIUR), within the Italian roadmap for RI, and operates under anagreement between the National Research Council (CNR) and theUniversity of Milano-Bicocca.
• On july 2014, SYSBIO became the Italian Associated Partner of ISBE(Infrastructure Systems Biology Europe)
• ISBE aims to enable researchers to address how the interaction ofbiological components leads to the functioning of living organisms in aconstantly changing environment and to create models of livingorganisms at various scales representing these interactions
The quest for integration
The ome’s represents massive amounts of information at all levels of cellular regulation
PS X1 X2 X3E1 E2 E3 E4
E5
E7E6Transcriptome
Proteome
Interactome
Genome
FluxomeMetabolome
PS X1 X2 X3E1 E2 E3 E4
E5
E7E6Transcriptome
Proteome
Interactome
Genome
FluxomeMetabolome
Systems Biology aims at integration of knowledge at different levels in cellular regulation with the aim to describe the behavior of the complete system
Courtesy of J Nielsen
Cellular Complexity
Envir
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nt
DNA Genome
Metab
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egula
tion
TranscriptomemRNA
Proteomeproteins
MetabolomeS X1 X2 Pmetabolites
Fluxomev1 v2 v3fluxes
Courtesy of J Nielsen
Interaction of the omes
Transcriptome= ftranscriptome(genome,proteome,interactome)
Proteome = fproteome(transcriptome,proteome,interactome)
Interactome = finteractome(genome,proteome,metabolome)
Metabolome = fmetabolome(fluxome)
Fluxome = ffluxome(proteome,metabolome)
DNADNA Genome
Transcriptome
Metabolome
Proteome
Met
abo
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proteinsInteractome
proteinsInteractome
S X1 X2 Pmetabolites S X1 X2 Pmetabolites
v1 v2 v3fluxes v1 v2 v3fluxes
Courtesy of J Nielsen
Analisi omiche e complessità biologica
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Analisi “omiche” eseguite nelle più diverse condizioni fisio-patologiche
• in un corpo umano: circa 100.000 miliardi di cellule• in una cellula umana: 30.000 geni -10.000 tipi diversi di proteine, variamente modificate da PTM
COME STRUTTURARE I DATI POST-GENOMICI PER COMPRENDERE LE
FUNZIONI?
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Modeling
SYSTEMS BIOLOGY
-Studio integrato sperimentale e computazionale di crescita, metabolismo e ciclo cellularein lievitoMarco Vanoni
-Sviluppo di tecniche single cell e di analisi spaziale per la ricostruzione di vie metaboliche e di segnalazione cellulareEnzo Martegani, Sonia Colombo
-Resistenza agli stress e meccanismi di trasduzione del segnale in Saccharomyces cerevisiaeSonia Colombo, Enzo Martegani
-La proteina chinasi Snf1/AMPK: la sentinella del metabolismo nei sistemi eucariotiPaola Coccetti
-Studio integrato sperimentale e computazionale del ruolo del metabolismo e della trasduzione del segnale nella proliferazione, farmaco-resistenza e metastatizzazione di cellule tumoraliElena Sacco, Marco Vanoni
-Identificazione del ruolo del metabolismo nel controllo dei processi di morte e sopravvivenza di cellule tumorali mediante approcci di trascrittomica, proteomica e metabolomicaFerdinando Chiaradonna
-Meccanismi di neurodegenerazione e ruolo del Nerve Growth Factor (NGF) nella neuroprotezione e nella modulazione della plasticità sinapticaAnna Maria Colangelo
-Applicazioni della spettroscopia NMR allo studio di biosistemiCristina Airoldi, Francesco Nicotra
Laboratorio Systems Biology of Yeast: PI Marco [email protected] 5015 – V piano - edificio U302-6448.3525http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=marco-ercole-vanoni
Laboratorio Systems Biology of Yeast: PI Marco [email protected] 5015 – V piano - edificio U302-6448.3525http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=marco-ercole-vanoni
Argomenti di ricerca
-Analisi computazionale e sperimentale del ciclo cellulare in lievito.-Analisi sperimentale e computazionale del rapporto tra signaling dei nutrienti,loro metabolismo, proliferazione e ciclo cellulare.
Posti di tesi disponibili: 1
Laboratorio di Biologia Molecolare - PI Enzo [email protected] 3047 – III piano - edificio U302-6448.3347http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=enzo-martegani
Laboratorio di Biologia Molecolare - PI Enzo [email protected] 3047 – III piano - edificio U302-6448.3347http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=enzo-martegani
Argomenti di ricerca
1) Single cell techniques to study signal transduction pathways: Detection of cAMP and of PKA activity in Saccharomyces cerevisiae single cells using FRET probes 2) Modeling and simulation of the Ras/cAMP/PKA pathway in Saccharomyces cerevisiae. 3) Characterization of inhibitors of small G-proteins ( Ras and Ral ).
Posti di tesi disponibili: 1
Laboratorio di Biologia Molecolare - PI Sonia [email protected] 5046 – V piano - edificio U402-6448.3351http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=sonia-colombo
Laboratorio di Biologia Molecolare - PI Sonia [email protected] 5046 – V piano - edificio U402-6448.3351http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=sonia-colombo
Argomenti di ricerca
1-Studies on the role of Hxk2, Aif1 and active Ras proteins in apoptosis in Saccharomyces cerevisiae.2- Influence of PKA-dependent phosphorylation of Ras2 in the control of invasive and pseudohyphal growth in Saccharomyces cerevisiae.
Posti di tesi disponibili: 1
Laboratorio di Biochimica cellulare/Coccetti PI Paola [email protected] 5013 – V piano - edificio U302-6448.3521http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=paola-coccetti
Laboratorio di Biochimica cellulare/Coccetti PI Paola [email protected] 5013 – V piano - edificio U302-6448.3521http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=paola-coccetti
Argomenti di ricerca1) Mitotic spindle mis-orientation in carcinogenesis: from yeast model to colorectal cancer, in collaboration with Dr.Paola Fusi (BtBs) and Simonetta Piatti (Montpellier, France)2) Transcriptomic, proteomic and metabolomics approaches to unveil hidden key molecular determinants of cellularproliferation in eukaryotic systems3) Yeast as a model to investigate the molecular mechanism of metabolic disorders.
Posti di tesi disponibili: 2
Lipids in yeastSpindle orientation
yeast CRC cells
Laboratorio di Biochimica cellulare e Biologia dei sistemi - Elena Sacco / Marco [email protected] 4067 – IV piano - edificio U402-6448.3379http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=elena-sacco
Laboratorio di Biochimica cellulare e Biologia dei sistemi - Elena Sacco / Marco [email protected] 4067 – IV piano - edificio U402-6448.3379http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=elena-sacco
Argomenti di ricerca1. Studio del meccanismo di azione di molecole in grado di inibire l’attività delle proteine Ras e fungere da agentiantiproliferativi in cellule tumorali RAS-dipendenti.2. Studio integrato biochimico/computazionale delle alterazioni del metabolismo energetico indotte dall’attivazionedell’oncogene K-RAS con particolare attenzione al metabolismo/trasporto degli amminoacidi3. Studio della riprogrammazione del metabolismo energetico, del potenziale ossido-riduttivo, del sistema di trasportomulti-farmaco indotta dal 5-fluorouracile in cellule di carcinoma colon-rettale e di epatocarcinoma chemio-resistenti, ericerca di strategie terapeutiche combinate per contrastare la chemioresistenza4. Approccio di biologia dei sistemi alla studio delle relazioni struttura/funzione della neurofibromina e delle suederegolazioni associate alla Neurofibromatosi di tipo I5. Studio computazionale del metabolismo volto alla definizione dei design principles della connessione trametabolismo e proliferazione cellulare
I progetti di ricerca svolti dal gruppo sono interdisciplinari e prevedono l’integrazione di metodiche sperimentali ecomputazionali. I progetti prevedono la manipolazione di colture cellulari, finalizzata o a monitorare l’effetto ed ilmeccanismo d'azione di composti di sintesi o derivati di estratti naturali o a caratterizzare le basi molecolari dispecifiche alterazioni fisiopatologiche in modelli cellulari di neoplasia. Tipicamente vengono utilizzati saggi diproliferazione/vitalità/apoptosi, analisi FACS, microscopia a fluorescenza convenzionale e confocale, qRT-PCR, Wb, IF,analisi del metabolismo energetico (tecnologia Seahorse, metabolomica e proteomica). Alcuni progetti prevedonoesperimenti di ingegneria proteica e analisi biochimiche su proteine purificate come saggi di attività enzimatica, diinterazione proteina/proteina (analisi BIAcore).
Posti di tesi disponibili: 1
Laboratorio Biochimica dei Tumori/5048 - PI Ferdinando [email protected] 5020 – V piano - edificio U402-6448.3526http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=ferdinando-chiaradonna
Laboratorio Biochimica dei Tumori/5048 - PI Ferdinando [email protected] 5020 – V piano - edificio U402-6448.3526http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=ferdinando-chiaradonna
Argomenti di ricerca- Caratterizzazione del metabolismo di cellule da tumore della mammella (triplonegativo), tumore pancreatico e tumore ovarico e determinazione di vie fondamentali dausare come nuovi target terapeutici sia in tumori primari che metastatizzanti.- Identificazione dei processi di adattamento metabolico attivati dalle cellule tumorali inseguito a stress nutrizionali e a perdita dell’adesione al substrato, fasi necessariall’acquisizione della capacità migratoria (metastatizzazione). Definizione del ruolo dellaPKA, un vecchio/nuovo sensore nutrizionale dei tumori, in tale resistenza.- La via metabolica delle esosammine, capace di controllare diversi processi fisiologici epatologici, come promettente nuovo target in tumore della mammella e pancreatico:sintesi e caratterizzazione in vivo di nuovi inibitori dell’enzima PGM3.- Modellizzazione sperimentale/computazionale dei processi di morte e sopravvivenzaattivati da cellule tumorali in bassa disponibilità di glucosio: identificazione di trattamenticombinati come futura terapia.
Posti di tesi disponibili: 2 a partire da Ottobre 2017
Laboratorio di Neuroscienze «R Levi-Montalcini»/5051 - PI Anna Maria [email protected] 5015 – V piano - edificio U402-6448.3536http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=anna-maria-colangelohttps://spf.si.unimib.it/neuro-mi/SitePages/Members.aspx
Laboratorio di Neuroscienze «R Levi-Montalcini»/5051 - PI Anna Maria [email protected] 5015 – V piano - edificio U402-6448.3536http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=anna-maria-colangelohttps://spf.si.unimib.it/neuro-mi/SitePages/Members.aspx
Argomenti di ricerca- Molecular mechanisms of neurodegeneration, in particular those associated to
NGF deprivation, neuroinflammation, oxidative stress and metabolism- Mitochondrial biology (dysfunction, energy metabolism and dynamics) in
neurodegenerative processes, cross-talk with mechanisms of autophagy(mitophagy) and neuroprotection by NGF
- NGF molecules (rhNGF and NGF-mimetic molecules) for therapeutic applicationsin neurodegenerative and inflammatory diseases
- Neuroprotection by antioxidant molecules in Multiple Sclerosis- Systems Biology of neuro-glial network and neuroprotection by NGF molecules
(SYSBIO Center)
Posti di tesi disponibili: (1 già richiesto)
Laboratorio di BioNMR (Nuclear Magnetic Resonance) - PI Cristina [email protected] 4054 – IV piano - edificio U302-6448.3303http://bioorgunimib.com/btbs/people-2/cristina-airoldi/http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=cristina-airoldi
Laboratorio di BioNMR (Nuclear Magnetic Resonance) - PI Cristina [email protected] 4054 – IV piano - edificio U302-6448.3303http://bioorgunimib.com/btbs/people-2/cristina-airoldi/http://www.btbs.unimib.it/?personale-type=cristina-airoldi
Argomenti di ricerca
-identificazione di sostanze anti-neurodegenerative mediante screening diestratti derivanti da fonti naturali e/o screening di librerie di composti disintesi;-identificazione di nuovi markers di specifiche patologie e sviluppo di nuovitools diagnostici;-caratterizzazione strutturale e funzionale di proteine;-sviluppo di nuove metodologie NMR per lo studio degli eventi diriconoscimento molecolare in cellula e su tessuti integri;-sviluppo di nuove metodologie NMR per la caratterizzazione di interazioniligando-proteina lavorando con campioni contenenti nanoparticellefunzionalizzate, cellule o tessuti integri.
Posti di tesi disponibili: 2
Ferdinando ChiaradonnaFerdinando
Chiaradonna
Elena Sacco / Marco VanoniElena Sacco / Marco Vanoni
Enzo MarteganiEnzo Martegani
Cristina AiroldiCristina Airoldi
Sonia ColomboSonia Colombo
Paola CoccettiPaola Coccetti
Marco VanoniMarco Vanoni
Laboratori in cui ci sono posti di tesi disponibili
Biologia dei sistemiBiologia dei sistemi
AnnaMariaColangelo
AnnaMariaColangelo
