La Sezione di Biologia ed Evoluzione degli Organismi Marini (BEOM) studia i meccanismi biologici che governano gli organismi marini e consentono la Vita sul nostro Pianeta nelle sue diverse espressioni.

Il know-how e gli approcci multi-disciplinari consentono lo studio

• dei meccanismi regolatori che governano lo sviluppo degli organismi marini - dalla fecondazione all’età adulta - e come questi vengono influenzati da fattori ambientali, e
• della machinery genomica, cellulare e neurale che sottostà alla plasticità biologica, fisiologica e comportamentale che consente l’adattamento e l’evoluzione.

BEOM studia, inoltre, gli organismi marini alla ricerca di prodotti e "processi" naturali per esplorare applicazioni biotecnologiche in vari settori, compresi la nutraceutica la salute umana.

Le competenze dei ricercatori, tecnologi e tecnici che compongono BEOM coprono un ampio spettro di ambiti scientifici che comprendono: la biologia molecolare, la biologia della riproduzione e dello sviluppo, la trasduzione del segnale, la regolazione genica, la genetica, la biologia cellulare e la bioinformatica, la genomica comparata, l’ecotossicologia, la biochimica, la fisiologia, la zoologia, le neuroscienze e la biologia del comportamento.

Tali competenze beneficiano della disponibilità e consolidata esperienza nello studio di vari organismi appartenenti a specie con diversa distanza evolutiva, rappresentanti dei Protostomi e Deuterostomi.

L’attività scientifica della Sezione BEOM comprende approcci basati sull’osservazione e la sperimentazione sia in campo che in condizioni controllate di laboratorio.

Gli approcci sperimentali impiegati includono, tra l’altro: manipolazione della funzione genica (e.g. knock-down, knock-out) inclusa la transgenesi mediante microiniezione ed elettroporazione; saggi biologici; spettrofotometria; spettrofluorimetria; tecnologie avanzate (high-throughput) quali genomica, trascrittomica mediante microarray, RNA-Seq, ChIP-Seq, e Real Time quantitative PCR; imaging ad alta risoluzione mediante Confocal Laser Sheet Microscopy (CLSM) associata a fluorescent in situ hybridization (FISH) e immunoistochimica; microscopia elettronica SEM, TEM; elettrofisiologia, metodiche di neuroscienze comportamentali e cognitive.

Responsabile: Maria I. Arnone

Laboratorio attrezzato per lo studio dello sviluppo embrionale degli organismi marini, inclusa l’analisi funzionale per lo studio dei network genici.

Comprende un'area di biologia molecolare ed ibridazione in situ, un'area di microiniezione, un'area di elettroporazione in zigoti, oltre alle normali attrezzature di laboratorio generico.

Sistemi per la sperimentazione

Il laboratorio DevBio utilizza diversi organismi modello per la ricerca, quali ascidie (Ciona, Molgula), ricci (Paracentrotus, Strongylocentrotus) e stelle (Patiria) di mare, anfiosso (Branchistoma) e pesci (Danio).

Il laboratorio si avvale della collaborazione delle unità Meda e MaRe per l’approvvigionamento, il mantenimento e la coltura di questi organismi.

Analisi

• Determinazione dell’espressione genica (spaziale e temporale) durante lo sviluppo embrionale mediante tecniche di ibridazione in situ, immunoistochimica, PCR quantitativa (real time, in collaborazione con l’unità Mb&Bi), western blot.
• Perturbazione dell’espressione genica (knock-out, knock-down, overespressione e transgenesi) mediante microiniezione (oligonucleotidi antisenso, RNA) o elttroporazione (DNA) e analisi di espressione genica e morfofunzionale dei fenotipi ottenuti.

Strumentazioni

• Sistemi per la microiniezione (con microscopio invertito, diritto o stereo) in riccio di mare, ascidie e pesci.
• Strumentazione per l’elettroporazione in cellule eucariotiche.
• Stereomicroscopi per l’osservazione e la manipolazione degli embrioni.
• Celle termostatate (a varie temperature) per la coltura di embrioni e larve.
• Sistemi di microscopia e acquisizione immagini ad alta risoluzione in luce trasmessa e fluorescenza per l’analisi spaziale dell’espressione genica.
• Sistema di analisi del movimento per la caratterizzazione di fenotipi comportamentali.

AmphioxusNOS - Marie Curie Career Integration Grant (FP7-PEOPLE-2011-CIG)

Corbel - Coordinated Research Infrastructures Building Enduring Life-science Services

EvoCell - Animal evolution from a cell type perspective: multidisciplinary training in single-cell genomics, evo-devo and in science outreach

FIRB, MIUR-Cineca - Non-Coding RNA Explosion: Novel Implications in Neurotrophin Biology

MouZeCLINIC - Empowering an integrated platform for the study of human diseases with great impact by means of system phenotyping of model animals: mouse and zebrafish clinic

Neptune - Multidisciplinarity training in evo-devo and neurobiology of marine animal models

PANTRAC - Gut patterning and PANcreas development in evolution and disease: a TRAnsCriptomic approach

Responsabile: Luigia Santella

Laboratorio attrezzato per studiare i meccanismi cellulari e molecolari del ciclo cellulare e fecondazione di organismi marini. Comprende un'area di live cell imaging, un'area di microiniezione, un'area di biologia cellulare e molecolare, un'area di analisi d'immagine, oltre alle normali attrezzature di laboratorio generico

Sistemi per la sperimentazione

Il laboratorio utilizza due specie di stella di mare (Astropecten aranciacus e Asterina pectinifera) e di riccio di mare (Paracentrotus lividus) come sistemi modello per la ricerca in collaborazione con Meda e MaRe per la raccolta ed il loro mantenimento.

Analisi

• Studio dei meccanismi responsabili della generazione, propagazione, e decadimento dei segnali di calcio intracellulari nelle uova degli animali marini durante il ciclo cellulare meiotico e la fecondazione per l’identificazione dei depositi di calcio intracellulare (reticolo endoplasmatico, nucleo, mitocondri, vescicole acide, ect) e il loro meccanismo di rilascio/riassorbimento dello ione.
• Studio delle relazioni causali tra l’ambiente esterno (salinità dell’acqua di mare, pH, temperatura, contaminanti ambientali, etc.) e le variazioni interne sia morfologiche che funzionali di ovociti e uova e dei loro effetti sulla fecondazione e fasi iniziali dello sviluppo embrionale: analisi della segnalazione di calcio, citoscheletro, ultrastruttura (collaborazione con AMOBIO) polispermia, e progressione della divisione dello zigote.
• Analisi dei meccanismi molecolari che regolano la maturazione meiotica e l'attivazione delle uova in seguito a microiniezione di proteine bloccanti specifiche funzioni, anticorpi e RNA antisenso di geni bersaglio identificati dal trascrittoma di stelle e ricci di mare.

Strumentazioni

• 2 Set up (CCD) multicanale sia in fluorescenza che in luce trasmessa per live cell imaging.
• Fotoattivazione con UV di sostanze caged.
• 1 Set up (Confocale Spinning Disk) multicanale sia in fluorescenza che in luce trasmessa per live cell imaging.
• Live cell imaging durante microiniezioni.
• Fotoattivazione con UV di sostanze caged.
• Sistema per la microiniezione (con microscopio diritto) in diversi compartimenti (citoplasma e nucleo) degli ovociti di stella di mare e citoplasma di uova di riccio di mare.
• Steremicroscopio per la valutazione della qualità dei gameti e loro manipolazione (enucleazione  etc).
• Incubatore termostatato per il mantenimento dei gameti.