Tesi di laurea specialistica in biofisica
teorica/meccanica statistica dei biosistemi
“Stati ottimali del metabolismo del lievito S. cerevisiae”
Metabolismo centrale del batterio E.coli
È disponibile una tesi di laurea specialistica teorica/computazionale sulla modellizzazione e
l’analisi del metabolismo cellulare, cioè dell’insieme dei processi chimici attraverso cui una
cellula usa i nutrienti che ricava dall’ambiente per produrre quanto è necessario per la sua
sopravvivenza. La tesi è condivisa fra il gruppo di sistemi disordinati del Dipartimento di
Fisica e il Centro SMC dell’INFM.
Background – Il metabolismo cellulare è per la maggior parte inaccessibile all’osservazione
sperimentale. Il suo studio teorico è dunque di fondamentale importanza (a) per poter predire
la risposta della cellula a mutazioni (insorgere di patologie) o cambiamenti ambientali, e (b)
per fornire una guida agli esperimenti e al disegno di reti metaboliche specializzate. Il gruppo
di Roma ha recentemente introdotto un modello che descrive il metabolismo di una cellula
partendo dalla semplice ipotesi che i flussi delle reazioni massimizzano il tasso di crescita cellulare. Questo porta, data la rete delle reazioni, alla definizione di un problema di ottimizzazione
non lineare vincolata le cui soluzioni rappresentano i flussi ottimali (che garantiscono cioè il
massimo tasso di crescita) delle reazioni metaboliche. Finora la teoria è stata applicata con
successo allo studio del metabolismo del batterio E. coli e a quello dei globuli rossi.
Cosa c’è da fare – Si tratta di calcolare i flussi ottimali del metabolismo del lievito S.
cerevisiae limitandosi al cosiddetto metabolismo centrale, che si occupa di degradare i nutrienti
(per es. glucosio) per produrre molecole energetiche (per es. ATP).
Motivazione – Gli studi svolti finora si sono concentrati sul metabolismo dei batteri, cellule prive di nucleo. Le cellule di organismi cosiddetti superiori (fra cui noi) sono eucariotiche,
ovvero hanno un nucleo e altri organelli. Per descrivere questa classe di cellule è necessario integrare l’informazione chimica (la rete delle reazioni) con l’informazione spaziale (l’organizzazione
strutturale dell’interno della cellula). Il lievito è appunto un semplice microorganismo eucariotico. Questo genere di ricerca è agli inizi ed è destinata ad assumere un’importanza crescente
tanto al livello della ricerca quanto a quello delle applicazioni.
Per informazioni scrivere ad Andrea De Martino : [email protected]
URL SMC: http://oldboy.phys.uniroma1.it/ (link a “Metabolic Networks”)
URL Sistemi Disordinati: http://chimera.roma1.infn.it/
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