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CRESCO: Linea Attività II
• Coordinamento:– dr. Vittorio Rosato
• Focus: – Sviluppo di tecnologie e modelli computazionali
per la descrizione di sistemi complessi di origine biologica e di materiali innovativi
• Partners:– CETMA (Brindisi)– PSTS (Palermo)– BioTekNet (Napoli)
SP Attività Descrizione Attuatore/Collaborazioni
II.1 RetiBiochimiche
Implementazione sulle architetture dicalcolo del Centro del codice COPASIper la sim ulazione di reti biochimichecomplesse. Integrazione in COPASI diuna serie di nuovi moduli (in SBML)provenienti dal lavoro dei LaboratoriENEA operanti nel settore dellebiotecnologie vegetali. Test svolti anchein collaborazione con il programma delpartner BioTekNet.
ENEA CamoBioTekNetUniv. Hertfordshire (UK)EML Heidelberg (D)
II.2 Bioinformatica
Sviluppo di un database e di tool per lacreazione di modelli di reti metaboliche egenetiche per lo studio di ba tteri delgenere Pseudomonas.
ENEA Camo-INFOConsorzio Sicilia PTPSUniv. di Catania
II.3 PolimorfismiAnalisi del polimorfismo di sequenza delDNA mitocondriale nella popolazioneitaliana
ENEA Biotec
II.4 SinteringSviluppo di modelli numerici per analisistrutturali e processi di sinterizzazione Consorzio CETMA
LA II : Riassunto attività
SP Titolo Partners Totale(€ )
ENEA(€ )
Partners(€ )
Delta(€ )
II.1 Reti Biochimiche BioTekNet 438.000 338.000 100.000 206.600II.2 Bioinformatica PSTS 294.000 194.000 100.000 105.800II.3 Polimorfismi Enea Biotec 308.000 308.000 0 215.600II.4 Sintering CETMA 504.000 204.000 300.000 52.800
Totale 1.544.000 1.044.000 500.000 580.800
LA II : Riassunto costi
Totale = costo totale attivitàENEA= costo attività ENEAPartners = ammontare contratto tra ENEA e partnersDelta = finanziamento per ENEA(Delta = Totale * 0.7 - Partners)
SommarioSommario
-Attività ENEA• ENEA-FIM• ENEA-BIOTEC
-Attività CETMA
-Attività PSTS
-Attività BioTekNet
www.sbml.org
ENEA-BIOTEC:Realizzazione di banca dati e di analisi polimorfismi (aplotipi)
IL DNA contiene differenze che forniscono una varietà dei tratti genici degli individui. Il progetto propone di creare una banca dati relativa al sequenziamento del DNA mitocondriale (che ha carattere di grande stabilità e contiene variazioni significative).
Tali dati possono permettere l’identificazione di domini filogenetici specifici (genomica forense)
Attività previste (parte ENEA):
(1) Reclutamento AdR per ENEA-Portici(2) Acquisizione competenza SBML(3) Stage eventuale all University Hertforshire (UK) presso SBML(4) Design di un modello biochimico di interesse per partners(5) Acquisizione tool per la simulazione reti (es. COPASI)(6) Deployment degli strumenti a favore delle attivita’ dei partners(7) Customizzazione del codice sulle macchine di CRESCO(8) Eventuale tentativo (con LAI) per il design di motori dedicati
per l’elaborazione delle parti computazionalmente rilevanti(9) Produzione di risultati scientifici e di strumenti stato-dell’arte
Attività di ricerca di BioTekNet nell’ambito del Progetto CRESCO
OBIETTIVI
I polisaccaridi prodotti da alcuni ceppi di Escherichia coli, Pastorella multocida e Streptococcus equi possono essere utilizzati come precursori per la sintesi di alcuni glicosamminoglicani di interesse nel settore farmaceutico, quali l’eparina, la condroitina e l’acido ialuronico.
Obiettivo generale del progetto è quello di incrementare la produzione di polisaccaridi microbici di interesse biotecnologico attraverso lo sviluppo di strategie di ingegneria metabolica.
In particolare l’attività di ricerca comporterà:
1)l’individuazione, tra le tipologie di microrganismi in precedenza citate, di un idoneo sistema modello, che abbia caratteristiche di generalità e valenza industriale;
2)l’individuazione dei nodi fondamentali del percorso biosintetico del polisaccaride di interesse;
3)l’implementazione del ceppo per l’over-espressione del polisaccaride basata sui dati sperimentali e su simulazioni al calcolatore dei pathway biochimici.
Si articola nei seguenti obiettivi realizzativi intermedi:
OR.1: Raccolta dati e progettazione di un database
OR.2: Analisi delle principali vie metaboliche
OR.3: Ricerca e progettazione di tool per lo sviluppo di modelli di reti metaboliche
ATTIVITA’ PSTS
“Progettazione di un database e ricerca sui tool disponibili per la creazione di modelli di reti
metaboliche e genetiche per lo studio di batteri del genere Pseudomonas”.
A1 Ricerca sorgenti dei dati specifici al genere Pseudomonas
A2 Raccolta di dati bioinformatici
A3 Progettazione di un Database
A4 Realizzazione di un Database
A5 Progettazione di una interfaccia web
OR1
ATTIVITA’ PSTS
OR2
A1 Individuazione di metaboliti di interesse scientifico e analisi delle relative vie metaboliche
A2 Analisi bioinformatica e regolazione dei geni coinvolti nella via metabolica dei PHA
A3 Attività di analisi e ricerca di modelli in silico
OR3A1 Ricerca ed analisi degli strumenti informatici
A2 Analisi e progettazione di uno strumento di workflow
Progetto Cresco
Attività CETMA:
SP II.4 Sviluppo di modelli numerici per analisi strutturali complesse e processi di sinterizzazione
SP II.4.1 Simulazioni strutturali complesse
Modellazione di strutture complesse costituite da materiali a comportamento non lineare quali i materiali compositi e le leghe a memoria di forma (SMA - Shape Memory Alloy)
SP II.4.2 Simulazione del processo di sinterizzazione di ceramici tradizionali
Sviluppo di modelli comportamentali di materiali ceramici per la simulazione numerica del processo produttivo
Modellazione di strutture composite con filamenti in SMA
(shape memory alloy)
Le difficoltà principali nel modellare strutture composite con filamenti in SMA sono di diverso tipo:
• difficoltà nel descrivere il comportamento termomeccanico del materiale SMA;
• introduzione di fenomeni di interfaccia dovuti all’accoppiamento con la restante parte della struttura (ad esempio interfaccia filamento SMA-matrice);
• necessità di modellare contemporaneamente fenomeni fisici di tipo diverso: fisico, termico e meccanico (ad esempio nella simulazione di attuatori attivati attraverso riscaldamento per effetto joule dei filamenti SMA).
SP II.4.1 Simulazioni strutturali complesse
Evoluzione dei modelli full-scale:
• 1985, 25 ore di CPU Cray-1 per simulare 100ms di crash su un modello ESTREMAMENTE ridotto, 8000 elementi
• oggi, 28 ore di NEC per simulare 100ms di crash su un modello con circa 800000 elementi
• Con un incremento della dimensione del modello di circa 2 ordini di grandezza, il tempo di calcolo è rimasto circa lo stesso: è aumentato il dettaglio dei modelli
SP II.4.1 Simulazioni strutturali complesse
Modello comportamentale del materiale in cottura
Barrette di materiale ceramico di differente composizione. Deformazione a fine cottura
Analisi di sensitività per la messa a punto dei parametri del modello comportamentale su geometrie semplici
Simulazione del processo di sinterizzazione su geometrie complesse
Necessità: elevate potenze di calcolo
SP II.4.2 Simulazione del processo di sinterizzazione di ceramici tradizionali