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BIOLOGIA SINTETICA E BIOLOGIA DEI SISTEMI - IL LIEVITO COME MODELLO -…
BIOLOGIA SINTETICA E BIOLOGIA DEI SISTEMI - IL LIEVITO COME MODELLO
Saccharomyces cerevisiae
come modello
ingegneria genetica del lievito
Marcatori selettivi
HIS3 per isidina
LEU2 per leucina
LYS2 per lisina
...
sistemi di mutagenesi
sistema del doppio ibrido
estendibile a livello genomico
incrociando un plasmide esca con un numero di ceppi con plasmidi preda
espressione del gene reporter ci indica quali proteine interagiscono con una specifica proteina
vettori
di replicazione
vettori navetta
integrativi
integrazione attraverso crossing over
biologia dei sistemi
studio sistemi biologici perturbandoli
monitorando geni, proteine ecc
integrando i dati e formulando modelli matematici che descrivono la struttura del sistema e la sia risposta alle perturbazioni
esempi
biologia computazionale
modellazione computazionale
biilogia dei sistemi
scienze omiche
biologia molecolare
bioinformatica
obiettivo di definire strutture teoretiche per capire come le proprietà biologiche nascano da sistemi complessi
approcio bottom up
si parte da ipotesi di meccanismi biologici, si scrivono equazioni, si runnano simulazioni per generare predizioni
sistemi dinamici, stima parametri, equazioni differenziali, modelli stocastici...
approccio top down
si parte dal data set e,
usando modelli statistici,
si generano predizioni
PCA, clustering, gene set enrichment, partial least squares regression, network analysis
interazione genetica
Upstream:
mutA più mutB = fenotipoB
Downstream
mutA più mutB = fenotipo A
Enhancer
mutA più mutB =
enhanced fenotipo B
Suppressor
mutA più mutB =
suppressed fenotipo B
piattaforma ideale per la biologia sintetica
aggiungendo parti, device o moduli
cancellando geni specifici
aggiungendo geni reporter
vita del lievito abbastanza veloce
possiamo monitorarlo in tempi sensati
riproduzione
usualmente per gemmazione
a volte cellule aploidi di tipo sessuale differente si fondono
duplicano cromosoma
accoppiano cromosomi in profase
separazione in anafase
telofase
per due
4 cellule nuove
come appaiono i lieviti
cellule vegetative
aschi
forme filamentose
BIOLOGIA SINTETICA
ridisegnare organismi per scopi utili
ingegnerizzandoli per dargli nuove abilità
es
ingegnera di rete
approccio top down: sintesi e inserzione componenti biologiche funzionali nei genomi naturali
produzione molecole, biocarburante, vanillina, olio di palma ecc
ingegneria genomica
approccio bottom up: genomi interi sintetizzati da zero, permettendo di rimescolare e/o eliminare geni non essenziali dal genoma
costruzione cellula industriale minimale per applicazioni industriali
ingegneria genetcia
nel futuro l'approccio bottom up incontrerà le tecnologie top down
strumenti di genetica moderna
Forward Genetics: si parte da una funzione interessante e poi si cerca di isolare mutanti dove la funzione is affected
funzione mutante gene protenia
Reverse Genetics: prima si identifica una proteina , si scannerizza per identificare il gene corrispondente. Si muta il gene e si determina il fenotipo
proteina gene mutante fenotipo
IL MANUALE DEL LIEVITO
tipologie di lievito
budding yeast
bakers yeast
(saccaromices cerevisiae)
fission yeasts
perchè saccaromices è il migliore?
cresce e si divide rapidamente
ha un ciclo vita semplice
mutazione recessiva osservabile direttamente
ricombinazione genica
cellule singole possono essere separate e incubate
(clonazione)
immunità a virus esterni
metabolismo S cerevisiae
può fare la fermentazione senza respirazione
(in presenza di glucosio)
nel lievito il gene del sesso è nel cromosoma III