Mission
La Sezione di Biologia raggruppa discipline che studiano le basi e l’evoluzione dei processi biologici in una grande varietà di organismi (virus, batteri, eucarioti inferiori, animali, piante, esseri umani). La ricerca ha un profilo prettamente funzionale ed applicativo in differenti livelli di organizzazione biologica, dalle molecole alle cellule fino a tessuti, organi ed organismi complessi, come pure in popolazioni e comunità ecologiche in un contesto evolutivo. La Sezione, grazie alla coesistenza di competenze altamente specifiche e differenziate, che trovano i loro campi di applicazione in numerosi ambiti propri della Biochimica, Biologia cellulare e molecolare, Anatomia umana, Fisiologia, Microbiologia, Botanica, Fisiologia vegetale e Chimica, offre una preziosa opportunità di integrare l’eterogeneità delle conoscenze in progetti interdisciplinari.
L’attività di ricerca della Sezione si svolge presso vari laboratori del Dipartimento di Bioscienze e Territorio (Biologia vegetale, Chimica e Analisi chimica strumentale, Biologia cellulare e molecolare, Microbiologia, Fisiologia vegetale e Microscopia avanzata), di altri Atenei e Enti/Centri di ricerca nazionali e internazionali.
Le principali linee di ricerca vengono di seguito strutturate e descritte in quattro cluster tematici:
Biochimica, Biologia cellulare e molecolare, Anatomia umana e Fisiologia
Il cluster di Biochimica, Biologia cellulare e molecolare, Anatomia umana e Fisiologia, che comprende docenti e ricercatori afferenti ai SSD BIO/10, BIO/11, BIO/06, BIO/16, BIO/09, affronta studi a livello molecolare, strutturale, metabolico e fisiologico su cellule e tessuti di modelli animali e umani, in condizioni sia fisiologiche che patologiche quali alterazioni metaboliche, infiammazione, sepsi, tumori, neurodegenerazione e altre alterazioni morfofunzionali.
Il gruppo di ricerca di Biochimica e Biologia molecolare è composto da un docente e un ricercatore afferenti ai settori BIO/10 e BIO/11. La ricerca può essere suddivisa in due temi principali. Il primo riguarda lo studio strutturale e funzionale di due proteine coinvolte nella gestione del ferro negli eucarioti, la ferrossidasi ceruloplasmina (Cp) e la permeasi ferroportina (Fpn), le cui mutazioni causano sovraccarico di ferro organo-specifico e neurodegenerazione. Tuttavia, le interazioni strutturali e funzionali tra le due proteine devono ancora essere investigate. Pertanto, la produzione di Fpn e Cp in forma ricombinante, come pure l’utilizzo della ‘non-sense suppression technology’, saranno utili per analizzare i meccanismi funzionali di tale sistema (1). Il secondo concerne lo studio del ruolo della lattoferrina (Lf), una glicoproteina dell’immunità innata, nel contrastare i disordini dell’omeostasi del ferro in due modelli cellulari stimolati con le proteine virali Tat, di HIV, e Spike, di SARS-CoV-2. Entrambe le proteine agiscono come fattori di virulenza, in grado di attivare risposte innate nell’ospite. Tuttavia, per entrambi i modelli di studio, non è conosciuto il ruolo del ferro nell’instaurare o esacerbare la patogenesi. Sarà quindi indagato il ruolo protettivo della Lf sui possibili disordini dell’omeostasi del ferro, dell’infiammazione e del bilancio redox in tali modelli in vitro (2).
Il gruppo di ricerca di Biologia cellulare e dello sviluppo è guidato da una docente afferente al settore BIO/06 e si occupa di temi di ricerca che rientrano nell’ambito della biologia cellulare e molecolare, prendendo in esame modelli animali, principalmente umani, con applicazioni possibili nell’ambito biomedico. In particolare, si studiano i processi di trasduzione del segnale che regolano l’insorgenza e la progressione del cancro (3). Tra tali processi di fisiologia cellulare, particolare attenzione è rivolta all’autofagia ed all’apoptosi ed alla loro modulazione nei modelli tumorali studiati (4). Obiettivo delle ricerche condotte è innanzitutto quello di ampliare le conoscenze biologiche che sono alla base della malattia tumorale, con particolare riferimento al glioma umano.
Le attività di ricerca del gruppo di Anatomia umana (SSD BIO/16) consistono in tre linee principali. La prima concerne la valutazione dell’espressione degli acidi sialici in cellule e tessuti umani e di modelli animali. Gli studi in particolare riguardano:
- caratterizzazione di vari tipi di acidi sialici in organi riproduttori e nel tessuto muscolare umani e in organi di modelli animali, in condizioni fisiologiche e patologiche;
- valutazione della correlazione tra espressione di acidi sialici e sensibilità cellulare alla tossicità del peptide beta-amiloide.
Il fine è di comprendere il ruolo degli acidi sialici nella funzionalità di tali tessuti, organi e cellule e nello sviluppo di varie patologie comprese quelle neurodegenerative (5). La seconda linea riguarda lo studio della presenza e ruolo dei telociti, peculiari cellule stromali, nel tessuto muscolare e in organi degli apparati riproduttore e circolatorio umani durante la vita fetale e adulta, in condizioni fisiologiche e patologiche. Lo scopo è di mettere in luce il ruolo di tali cellule nella morfogenesi dei tessuti umani, nell’omeostasi postnatale e la loro implicazione nella patofisiologia di varie malattie (6). La terza linea affronta lo studio dell’espressione del VEGF e dei suoi recettori (VEGFR) nel tessuto osseo umano durante la vita fetale e adulta, in condizioni fisiologiche e in processi riparativi/rigenerativi. Il fine è quello di comprendere il coinvolgimento di tale sistema durante l’osteogenesi e nel mantenimento, rimodellamento, riparazione e rigenerazione del tessuto osseo adulto (7).
Le attività del gruppo di ricerca di Fisiologia (SSD BIO/09) sono primariamente incentrate sullo studio dell’omeostasi e sue alterazioni nel sistema nervoso centrale e nel muscolo scheletrico. In particolare, alcune attività sperimentali si focalizzano sul ruolo del metabolismo del colesterolo nel sistema nervoso centrale, con particolare riferimento a processi cellulari quali sopravvivenza e differenziamento neuronale (8). Una seconda linea di ricerca è invece indirizzata allo studio dei meccanismi fisiopatologici alla base delle più comuni neurodegenerazioni (morbo di Alzheimer e morbo di Parkinson). Nell’ambito di tale contesto, particolare attenzione viene rivolta alla possibilità di identificare nuovi possibili biomarcatori utili alla diagnosi delle malattie oggetto di studio (9). Infine, una terza linea di ricerca si prefigge lo scopo di indagare sui processi cellulari che mediano la regolazione della massa muscolare in diversi contesti fisiopatologici (cachessia neoplastica, mioatrofia neurogena e distrofia muscolare di Duchenne). In tale ambito, molecole di sintesi o naturali vengono somministrate per valutare il loro possibile ruolo terapeutico (10).
- Analisi delle interazioni tra acidi nucleici e proteine, tra proteine e proteine e delle relazioni esistenti tra la struttura tridimensionale di proteine e acidi nucleici e le funzioni biologiche da essi svolte in tutti gli organismi (virus, procarioti ed eucarioti). Utilizzo di tecniche di ingegneria genetica, di metodiche di caratterizzazione biochimica delle macromolecole biologiche e di strumenti bioinformatici (SSD BIO/11).
-
Studio dei processi biologici a livello molecolare, della struttura, delle proprietà e delle funzioni delle biomolecole, tra cui le proteine e gli acidi nucleici. Analisi dell’espressione e regolazione genica, dei meccanismi biochimici delle funzioni delle cellule procariotiche, degli animali e dell’uomo. Utilizzo di metodologie biochimiche per l’identificazione, caratterizzazione e analisi delle biomolecole e di tecnologie molecolari ricombinanti per ingegnerizzare proteine e organismi (SSD BIO/10).
- Insieme integrato di competenze che affrontano il problema della forma in biologia animale, ai suoi vari livelli di organizzazione e nella duplice prospettiva strutturale ed embriologico-evoluzionistica. Utilizzo di tecniche avanzate per lo studio della biologia cellulare, la biologia dello sviluppo, la citologia ed istologia animale a livello molecolare, cellulare, tissutale e organologico (SSD BIO/06).
- Indagini morfologiche, in ambito macroscopico e microscopico, e biomolecolari su organi umani e di modelli animali mediante metodiche classiche e innovative. Utilizzo di strumenti per l’acquisizione di immagini e dati informativi ai diversi livelli di risoluzione (SSD BIO/16).
- Studio del mantenimento omeostatico a livello molecolare, cellulare e tissutale, nel contesto delle modificazioni dell’ambiente circostante. Studio delle funzioni specializzate delle singole cellule. Studio dei fondamenti neurobiologici e psicofisiologici relativi al comportamento e alle interazioni cognitive ed emotive fra il soggetto e l’ambiente. Analisi del funzionamento integrato dei diversi organi e apparati nel corso delle attività motorie (SSD BIO/09).
Microbiologia
Il cluster di Microbiologia, composto da docenti e ricercatori afferenti al SSD BIO/19, studia la distribuzione ed il ruolo dei microorganismi in natura nonché le interazioni microbiche. Le attività svolte sono riconducibili a due principali filoni di ricerca. Il primo (11) è incentrato su:
- caratterizzazione delle comunità microbiche in vari ambienti;
- uso dei microorganismi quali indicatori delle modalità di ricarica e di deflusso delle acque sotterranee in diversi sistemi acquiferi;
- studio dei meccanismi di contaminazione microbiologica delle acque sotterranee ed analisi del trasporto microbico nel suolo e della resistenza agli stress da freddo dei microorganismi indicatori di contaminazione fecale;
- isolamento e caratterizzazione di ceppi batterici con spiccate capacità biodegradative di composti inquinanti.
Il secondo (12) è incentrato sulla caratterizzazione morfologica, genetica e microbiologica di popolazioni di tartufo nero estivo (Tuber aestivum Vittad.) e tartufo bianco pregiato (Tuber magnatum Picco) molisane col fine di valorizzare una risorsa preziosa per l’economia regionale.
- Analisi della distribuzione in natura dei microorganismi e del ruolo da essi sostenuto nell’ambiente. Studio delle interazioni tra microorganismi con altri organismi. Applicazione di tecniche microbiologiche di base ed applicate, anche in campo biotecnologico (SSD BIO/19).
Botanica e Fisiologia vegetale
Il cluster di Botanica e Fisiologia vegetale, composto da docenti e ricercatori afferenti ai settori BIO/01 e BIO/04, studia vari aspetti funzionali degli organismi vegetali in termini di sviluppo e risposta agli stress biotici e abiotici. Le ricerche sono realizzate a diverse scale di dettaglio, che spaziano dalle interazioni molecolari fino all’intero organismo, combinando molteplici approcci sperimentali che prevedono lo studio integrato (morfologico, biochimico, fisiologico e molecolare) di piante modello e specie di interesse agronomico cresciute in condizioni controllate e/o in campo.
Le attività di ricerca del gruppo di Botanica (SSD BIO/01) possono essere sintetizzate in due linee principali, la prima incentrata sull’utilizzo di approcci integrati per la conservazione e caratterizzazione biodiversità vegetale (13) e la seconda sulla comprensione dei meccanismi di risposta degli organismi vegetali a stress abiotici, in particolare allo stress meccanico (e.g. vento, pioggia, pendenza del suolo, gravità) e da metalli pesanti (14). L’approccio olistico delle scienze “omiche”, corredato da metodi di indagine morfo-anatomici e modellistico-computazionali, viene privilegiato per affrontare tali problematiche nella loro complessità ed interezza. Inoltre, intercettando ed accompagnando l’evoluzione della ricerca-scientifica applicata, vengono sviluppati/validati modelli di previsione di crescita/risposta delle piante in differenti condizioni di crescita, attraverso l’utilizzo di tecniche di machine and deep learning.
Il gruppo di ricerca di Fisiologia vegetale (SSD BIO/04) si occupa dello studio del “cross-talk” molecolare tra funghi fitopatogeni e organismi vegetali ed in particolare del complesso scambio di segnali che avviene tra i due organismi e che porta all’elicitazione, nella pianta, di una serie di risposte di difesa. La ricerca prevede ampio uso di approcci molecolari di biochimica e biologia molecolare con la finalità di comprendere i meccanismi molecolari alla base dell’interazione ospite-patogeno e valutare il ruolo diretto e/o indiretto degli enzimi di degradazione della parete cellulare (CWDE) nell’immunità innata vegetale (15).
- Studio della Biologia dei vegetali approfondendo gli aspetti della loro organizzazione strutturale e funzionale per stabilirne le relazioni con l’ambiente e interpretarne le basi molecolari dello sviluppo e della risposta in differenti condizioni ambientali. Analisi delle modalità con cui le cellule e gli organi acquisiscono la capacità di svolgere funzioni specializzate e l’articolazione dei processi che portano all’ottimizzazione della loro crescita e del loro sviluppo. Applicazione di tecniche di analisi morfo-anatomiche, fisiologiche, biochimiche, molecolari e loro successiva integrazione e correlazione (SSD BIO/01).
- Studio delle funzioni e dei meccanismi vitali degli organismi vegetali. Valutazione degli aspetti generali quali la fisiologia, la morfofisiologia, l’ecofisiologia, la biochimica e la biologia molecolare dei vegetali e altri più specifici quali la fotobiologia, la bioenergetica, i regolatori di crescita, il metabolismo secondario dei vegetali e la fitobiologia marina. Descrizione dei meccanismi di base del funzionamento dei vegetali e dei meccanismi alla base del controllo della produttività e le biotecnologie vegetali (SSD BIO/04).
Chimica
Il cluster di Chimica, comprendente tre temi di ricerca strettamente correlati tra loro (16, 17, 18), e composto da docenti e ricercatori afferenti ai settori CHIM/06 e CHIM/03, utilizza metodiche di spettroscopia NMR, spettrometria di massa e computazionali per la caratterizzazione strutturale di nuovi “hit compounds” derivanti da fonti di origine naturale a potenziale attività antimicrobica, antinfiammatoria, antiossidante e antitumorale e per la progettazione e sintesi di nuove piattaforme molecolari potenzialmente bioattive. In particolare, gli studi consistono nell’isolamento e caratterizzazione strutturale dei metaboliti secondari con potenziali attività biologiche/farmacologiche da piante medicinali o piante per uso alimentare. Tale procedura può essere effettuata accoppiando la Spettrometria di massa e della Risonanza Magnetica Nucleare (NMR), una tecnica spettroscopica non degradativa, che consente di preservare il campione per i successivi test farmacologici. L’accoppiamento di tali metodiche può essere utilizzato anche per definire il fingerprinting metabolico di un determinato organismo. I profili NMR sono elaborati statisticamente utilizzando software dedicati e dall’analisi statistica multivariata mediante PCA (Principal Component Analysis) e PLS-DA (Partial Least Square Discriminant Analysis). A tali indagini, si affiancano studi di caratterizzazione, variabilità chimica e qualità degli oli essenziali (EO) estratti da matrici vegetali (mediante idrodistillazione, separazione cromatografica (GC) e Spettrometria di Massa) a cui fanno seguito studi di correlazione tra contenuto chimico di una determinata specie e proprietà farmacologiche quali attività antimicrobica, antinfiammatoria, antiossidante e antitumorale. Accanto al suddetto approccio tradizionale è possibile utilizzare anche metodiche computazionali combinate con le tecniche di NMR per l’identificazione e valorizzazione di composti estratti da fonti naturali, in cui una volta noti i determinanti strutturali è possibile progettare nuovi analoghi semi- e/o sintetici con potenziale attività farmacologica. In tale contesto le tre metodiche riportate di seguito possono essere utilizzate in vari modi seguendo in maniera dinamica l’andamento del progetto multi-discliplinare.
- Studi configurazionali e conformazionali di molecole organiche mediante l’utilizzo dell’approccio combinato Quanto-Meccanico (QM)/NMR;
- Caratterizzazione strutturale e le relazioni struttura-reattività di nuovi inibitori e/o modulatori di target di interesse farmacologico;
- Applicazione e ottimizzazione della metodica di Inverse Virtual Screening (IVS) per l’identificazione dei partner macromolecolari di una molecola.
Tali approcci sono volti alla identificazione delle sostanze organiche naturali contenute nei prodotti alimentari, negli scarti agroindustriali, e alla loro valorizzazione per un loro possibile impiego nell’ambito della nutraceutica, cosmetica, cosmeceutica e farmaceutica.
- Studio dei composti del carbonio di origine naturale; caratterizzazione strutturale e relazioni struttura-reattività; isolamento, caratterizzazione strutturale e sintesi di sostanze organiche di origine vegetale e marina, anche dotate di attività biologica. Utilizzo delle metodiche di chimica computazionale per l’analisi strutturale di composti organici di origine naturale e sintetica, per la progettazione e valutazione dell’attività biologica di composti capaci di interagire con target macromolecolari di interesse farmacologico (SSD CHIM/06).
- Caratterizzazione strutturale di molecole biologicamente attive, naturali o di sintesi, e relazioni riguardanti la loro struttura con l’attività biologica. Competenza in tecniche di Risonanza Magnetica Nucleare, Spettrometria di Massa, Spettroscopia UV/Visibile, Spettroscopia IR, tecniche di separazione cromatografica, tecniche di distillazione in corrente di vapore, tecniche separative in generale (SSD CHIM/03).
Impatto della ricerca
L’attività di ricerca, sia di base che applicata, dei vari componenti della Sezione di Biologia si è concretizzata in una produzione scientifica di elevato livello e nell’ottenimento di alcuni eccellenti brevetti. L’intento di ciascun componente è quello di proseguire e ampliare le linee di ricerca dei vari temi in essere, così come aggiungerne di nuove incrementando in modo esaustivo le conoscenze nei vari ambiti di ricerca, al fine di ottenere importanti risvolti sulla salute umana e agro-ambientale, aspetti che interagiscono strettamente tra loro. Riguardo a vari temi di ricerca è prospettata la possibilità di ottenere ulteriori brevetti e attivazione di spin-off.
L’impatto in termini di risultati ottenuti e attesi di ciascuna linea di ricerca dei quattro cluster tematici sopra descritti può essere sintetizzato come di seguito riportato.
Il cluster di Biochimica, Biologia cellulare e molecolare, Anatomia umana e Fisiologia affronta studi che dimostrano avere un impatto significativo in ambito biomedico.
Le attività di ricerca che riguardano lo studio delle proteine coinvolte nell’esporto del ferro nei mammiferi hanno dimostrato, in silico, come la riorganizzazione dei ponti salini sia un evento molecolare chiave per il cambiamento conformazionale di Fpn. Inoltre, attraverso il sistema di non-sense suppression technology è stata incorporata la dansil-alanina nella proteina espressa in lievito. Infine, è stata prodotta una forma ricombinante di Cp umana altamente pura e biologicamente attiva mediante l’utilizzo di un ceppo di lievito glicoingegnerizzato (1). Le attività di ricerca riguardanti la lattoferrina hanno dimostrato che, in astrociti che esprimono la proteina Tat, Lf potenzia la risposta anti-ossidante, protegge dal danno al DNA e modula le proteine coinvolte nell’esporto e nell’importo del ferro. In macrofagi ed enterociti stimolati con Spike, Lf si è dimostrata in grado di proteggere la cellula dai disordini dell’omeostasi del ferro e dell’infiammazione. Questi dati mostrano come Lf possa essere considerata un potenziale candidato come agente adiuvante delle terapie standard applicate nelle infezioni da HIV e SARS-CoV-2 (2). Le ricerche relative al ruolo dell’autofagia e all’integrazione dei segnali intracellulari nella biologia del cancro (3 e 4) pongono l’accento sul fatto che l’integrazione di diversi segnali intracellulari regola l’insorgenza e la progressione del cancro. Tra questi, in particolare, un difetto nel processo autofagico può contribuire all’insorgenza dei gliomi ed il suo ripristino mediante azione farmacologica con diversi composti, può migliorare la risposta di tali tumori alla terapia nonchè contrastare il fenomeno dell’invasione metastatica che caratterizza gli stadi avanzati della patologia oncologica. Per tale motivo, oltre a contribuire alla conoscenza della biologia di tali tumori, i risultati della ricerca descritta possono avere un impatto significativo sulla gestione della malattia, tramite l’identificazione di nuovi fattori diagnostici o prognostici e tramite l’identificazione di nuove potenziali strategie terapeutiche.
L’attività di ricerca relativa alla caratterizzazione di diversi tipi di acidi sialici in vari tessuti umani e in modelli animali (5) ha finora dimostrato rilevanti cambiamenti di espressione di tali molecole durante la vita embrionale e adulta, sia in condizioni fisiologiche che patologiche. È stata inoltre dimostrata una stretta correlazione tra espressione di acidi sialici e suscettibilità cellulare alla tossicità del peptide beta-amiloide. Il proseguimento di tali studi su altri tessuti e cellule condurrà ad una migliore comprensione del ruolo svolto dagli acidi sialici. Lo studio che riguarda la distribuzione dei telociti nello stroma dei tessuti e vari organi umani (6) ha evidenziato una diversa e caratteristica localizzazione di tali cellule sia durante la vita fetale che adulta. In condizioni patologiche è stata inoltre osservata una perdita di telociti, dimostrando un loro ruolo cruciale nell’organizzazione e mantenimento strutturale di tali tessuti e organi per una normale funzionalità. Proseguendo tali ricerche in altri tessuti umani si potrà raggiungere una più esaustiva comprensione del ruolo di tali cellule. La linea di ricerca che indaga sulla presenza di alcuni tipi di VEGF e dei loro recettori (VEGFR) nel tessuto osseo umano (7) ha dimostrato una loro diversa espressione in differenti distretti anatomici nella vita fetale e adulta. È stata anche osservata una particolare espressione di tali componenti nei processi rigenerativi ossei. La continuazione di tali studi, indagando anche altri componenti del sistema VEGF/VEGFR, sarà fondamentale per chiarire meglio il coinvolgimento di tale complesso sistema nei meccanismi della morfo-funzionalità nel tessuto osseo. Complessivamente, tali linee di ricerca potranno porre anche le basi per futuri interventi preventivi e/o terapeutici.
Le attività di ricerca focalizzate sullo studio del metabolismo del colesterolo nel sistema nervoso centrale (8) risultano fondamentali per conoscere in modo più approfondito il funzionamento del sistema nervoso e i contesti patologici che lo riguardano. Infatti, è ormai noto che un grande numero di malattie neurodegenerative e neurologiche è associato a squilibri del colesterolo. Pertanto, l’avanzamento delle conoscenze in tale ambito di ricerca potrebbe fornire importanti informazioni utili a disegnare nuovi approcci terapeutici. Similmente, le ricerche relative allo studio delle malattie neurodegenerative (9) saranno utili per identificare nuovi bersagli molecolari e per disegnare efficaci approcci farmacologici. Al tempo stesso, la caratterizzazione di possibili biomarcatori potrebbe rivelarsi estremamente utile per facilitare la diagnosi, valutare la progressione patologica e determinare l’efficacia delle terapie. La linea di ricerca che riguarda la regolazione della massa muscolare (10) ha lo scopo di identificare i meccanismi molecolari che concorrono alle alterazioni della rigenerazione e dell’atrofia delle fibre muscolari, spesso causa di contesti patologici che condizionano fortemente la qualità della vita. L’avanzamento delle conoscenze in tale ambito faciliterebbe la messa a punto di nuove terapie utili a contrastare l’insorgenza e l’avanzamento di numerose malattie, come la cachessia neoplastica, l’atrofia da denervazione e le distrofie muscolari.
Il cluster di Microbiologia si occupa principalmente di tematiche di ecologia microbica che possono avere ricadute importanti anche in ambito biotecnologico. Le attività di ricerca finora condotte hanno consentito di:
- studiare la biodiversità microbica esistente in diversi habitat;
- isolare e caratterizzare microorganismi con spiccate capacità biodegradative di composti contaminanti (11);
- analizzare, mediante indagini morfologiche, genetiche e microbiologiche, popolazioni di tartufo nero estivo (Tuber aestivum Vittad.) e bianco pregiato (Tuber magnatum Picco) del Molise, una fra le regioni italiane a più elevata vocazione tartufigena (12).
Inoltre, nell’ambito di contesti scientifici a forte impronta interdisciplinare, l’analisi della contaminazione microbiologica delle acque di falda e della vulnerabilità all’inquinamento di diversi sistemi acquiferi nonché l’utilizzo delle comunità microbiche come traccianti naturali per lo studio di particolari dinamiche idrogeologiche si sono rivelati dei validi strumenti in grado di fornire informazioni utili ai fini di una gestione ottimale delle risorse idriche.
Il cluster di Botanica e Fisiologia vegetale affronta temi orientati al “Green” ed in particolare alla conservazione della biodiversità, alla riduzione degli impatti del cambiamento climatico e alla promozione di uno sviluppo sostenibile.
Le attività di ricerca incentrate sul recupero, la caratterizzazione e la conservazione delle risorse vegetali autoctone (13), in linea con gli obiettivi prefissati dall’Agenda 2030, dal Piano Nazionale per la Biodiversità di Interesse Agricolo (PNBA), e dalla Strategia Nazionale per la Biodiversità (SNB), hanno lo scopo prioritario di fronteggiare l’attuale perdita di biodiversità. Tali studi, inoltre, permettono di valorizzare le potenzialità delle aree marginalizzate e delle relative risorse endogene (Strategia Nazionale per le Aree Interne – SNAI) e di promuovere lo sviluppo di un sistema produttivo e ricettivo-turistico con una forte connotazione territoriale, poiché basato sul legame “prodotto-territorio” e quindi sulla tipicità, capace di intercettare le esigenze dei consumatori più evoluti e di promuovere una filiera produttiva e di sviluppo eco-sostenibile.
Le attività di ricerca incentrate sullo studio dell’interazione pianta-ambiente permettono di comprendere i meccanismi molecolari alla base della risposta delle piante agli stress abiotici (14) e biotici (15) ampliando così sia le conoscenze di base sui meccanismi di riconoscimento pianta-patogeno che di rispondere in maniera adeguata alle rilevanti sfide imposte dai cambiamenti climatici e dall’inquinamento. Questi studi, infatti, permettono da un lato di comprendere/combattere meglio il danno causato alle piante dallo stress biotico, dall’altro di fornire indicazioni sul corretto utilizzo delle piante in aree soggette a fenomeni di dissesto (e.g. versanti acclivi), in zone aride/semi-aride o siti caratterizzati da diversi livelli di co-contaminazione da metalli pesanti. In aggiunta, tali ricerche, intercettando ed accompagnando l’evoluzione della ricerca-scientifica applicativa, sono in grado di fornire le basi conoscitive per attività di predictive e automated analytics (in grado di correlare le alterazioni ambiente-pianta) e mettere a punto protocolli ad hoc per la crescita standardizzata e customized di piante altamente performanti da utilizzare in diversi scenari.
Il cluster di Chimica, comprendente tre temi di ricerca strettamente correlati tra loro (16, 17, 18), nell’ambito della caratterizzazione strutturale di composti organici naturali bioattivi provenienti da fonti naturali e loro successiva valorarizzazione, ha condotto all’isolamento e alla caratterizzazione strutturale di nuovi metaboliti secondari alcuni con delle strutture chimiche nuove. Diversi composti sono stati sottoposti a test specifici in vitro e in vivo e hanno dimostrato interessanti attività farmacologiche (antinfiammatoria, antibatterica, antitumorale e antivirale).
Il lavoro di ricerca così sviluppato, è generalmente accoppiato con studi strutturali e di correlazione struttura-attività in diversi ambiti di indagine quali: ambientale, alimentare, nutraceutico, farmacologico, cosmetico, cosmeceutico, microbiologico e dei beni culturali. Accanto al processo di identificazione di composti bioattivi da fonti naturali, è stato sviluppato e applicato un protocollo integrato (computazionale/sperimentale) per la progettazione di nuove piattaforme molecolari a potenziale attività farmacologica e il riposizionamento di lead compound e/o farmaci, dove si possono identificare diversi vantaggi. Se infatti si considera il riposizionamento di un farmaco, il rischio di fallimento è inferiore poichè quest’ultimo è stato già valutato sicuro in modelli preclinici e umani. In maniera consequenziale, il periodo di tempo per lo sviluppo può essere ridotto, poiché la maggior parte dei test preclinici, sicurezza valutazione e formulazione è stato già stato completato. I vantaggi esposti hanno il potenziale per tradursi in un ritorno dell’investimento meno rischioso e più rapido con media inferiore ai costi associati per l’intero sviluppo di un farmaco.
Laboratori
Le principali linee di ricerca delle sezioni si svolgono in diversi laboratori all’interno del dipartimento ed afferiscono a vari macro cluster tematici
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Fisiologia generale (FisioLab) ha come obiettivo lo studio dei processi metabolici e della loro regolazione in contesti fisiologici e patologici, con particolare riferimento al sistema nervoso centrale.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/PBL.png)
Le attività di ricerca del Laboratorio di Biologia vegetale (PBL) sono finalizzate allo studio integrato della risposta degli organismi vegetali a condizioni di stress ambientale con particolare riferimento alla componente abiotica (carenza di acqua, alterazioni della temperatura, carichi meccanici, metalli pesanti). L’approccio olistico delle scienze “omiche”, corredato da metodi d’indagine morfo-anatomici e modellistico-computazionali, viene privilegiato per affrontare tali studi nella loro complessità ed interezza.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/BGMOL.jpg)
Le attività della Banca del Germoplasma del Molise (BGMOL) sono finalizzate alla caratterizzazione e conservazione della biodiversità vegetale con particolare riferimento alle varietà autoctone di interesse agro-alimentare, specie dunali di rilevante significato biogeografico-ecologico e specie arboree e arbustive di interesse forestale. La BGMOL, oltre a provvedere ad una capillare attività di raccolta di semi sul territorio Molisano e alla loro conservazione, svolge anche attività di ricerca finalizzate all’individuazione delle condizioni di germinazione e propagazione delle specie a rischio e alla caratterizzazione di ecotipi autoctoni.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Microbiologia (MicroLab) riguarda lo studio dei microorganismi in natura mediante metodi tradizionali e molecolari.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/BioinformART.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Bioinformatica (BioinformART – Bioinformatics Assistance, Research and Training Lab) è fornire assistenza, strategie di ricerca e training basati sull’utilizzo di strumenti bioinformatici.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Biochimica e biologia molecolare riguarda lo studio dei sistemi che governano il metabolismo del ferro nei mammiferi.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Fisiologia Vegetale (FISVE) riguarda lo studio del “cross-talk” molecolare tra funghi fitopatogeni e organismi vegetali, studio della tossicità di sostanze bioattive su funghi fitopatogeni.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/ChimLab.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Chimica (ChimLab) riguarda l’estrazione di oli essenziali da piante aromatiche a potenziale azione biologica e l’analisi metabolomica di matrici vegetali.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/ChimLab.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Analisi Chimica Strumentale (ASChimLab) riguarda l’isolamento e caratterizzazione strutturale dei composti naturali biologicamente attivi.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2023/05/ChimLab.png)
L’obiettivo del Laboratorio Sperimentale di Chimica (SPRChimLab) riguarda l’estrazione e purificazione di composti organici da matrici di origine vegetale: piante medicinali e piante ad uso alimentare.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
Il Laboratorio di Microscopia avanzata (Microscopia) è specializzato nella microscopia di cellule e tessuti animali e vegetali.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
Il Laboratorio di colture cellulari è specializzato nello studio di cellule e colture cellulari.
![](https://www2.dipbioter.unimol.it/wp-content/uploads/2020/05/Universita-Degli-studi-del-Molise.png)
L’obiettivo del Laboratorio di Biologia cellulare è focalizzato sui processi di trasduzione del segnale che regolano l’insorgenza e la progressione del cancro.