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)
LA II : Riassunto attività
SP
Attività
II.1
Reti
Biochimi che
II.2
II.3
II.4
Bioinformatica
Polimorfismi
Sintering
Descrizione
Implementazi one sulle architetture di
calcolo del Centro del codice COPASI
per la sim ulazi one di reti biochimi che
complesse. Integrazione in COPASI di
una serie di nuovi moduli (in SBML)
provenienti dal lavoro dei Lab oratori
ENEA operanti nel settore delle
biotecnologie vegetali. Test svolti anche
in collaborazione con il programma del
partner BioTekNet.
Sviluppo di un database e di tool per la
creazione di mo delli di reti metaboliche e
genetiche per lo studio di ba tteri del
genere Pseudomonas.
Analisi del polimorfismo di sequenza del
DNA mitocondriale nella popolazione
italiana
Sviluppo di mo delli numerici per analisi
strutturali e processi di sinterizzaz ione
Attuatore/Collaborazioni
ENEA Camo
BioTekNet
Univ. Hertfordshire (UK)
EML Heidelberg (D)
ENEA Camo-INFO
Consorzio Sicilia PTPS
Univ. di Catania
ENEA Biotec
Consorzio CET MA
LA II : Riassunto costi
SP
Titolo
II.1
II.2
II.3
II.4
Reti Biochimi che
Bioinforma tica
Poli morfi smi
Sintering
Totale
Part ners
BioTekNet
PSTS
Enea Biotec
CETMA
Totale
(€ )
438.000
294.000
308.000
504.000
1.544.000
ENEA
Part ners
(€ )
(€ )
338.000 100.000
194.000 100.000
308.000
0
204.000 300.000
1.044.000
500.000
Totale = costo totale attività
ENEA= costo attività ENEA
Partners = ammontare contratto tra ENEA e partners
Delta = finanziamento per ENEA
(Delta = Totale * 0.7 - Partners)
Delta
(€ )
206.600
105.800
215.600
52.800
580.800
Sommario
-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)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
Reclutamento AdR per ENEA-Portici
Acquisizione competenza SBML
Stage eventuale all University Hertforshire (UK) presso SBML
Design di un modello biochimico di interesse per partners
Acquisizione tool per la simulazione reti (es. COPASI)
Deployment degli strumenti a favore delle attivita’ dei partners
Customizzazione del codice sulle macchine di CRESCO
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.
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”.
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
A1 Ricerca sorgenti dei dati specifici al genere Pseudomonas
A2 Raccolta di dati bioinformatici
OR1
A3 Progettazione di un Database
A4 Realizzazione di un Database
A5 Progettazione di una interfaccia web
A1 Individuazione di metaboliti di interesse scientifico e analisi delle
relative vie metaboliche
OR2
A2 Analisi bioinformatica e regolazione dei geni coinvolti nella via
metabolica dei PHA
A3 Attività di analisi e ricerca di modelli in silico
OR3
A1 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
SP II.4.1 Simulazioni strutturali complesse
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.4.2 Simulazione del processo di sinterizzazione di ceramici tradizionali
Modello comportamentale del materiale in cottura
Analisi di sensitività per la messa a punto dei parametri del
modello comportamentale su geometrie semplici
Barrette di materiale ceramico di differente
composizione. Deformazione a fine cottura
Necessità: elevate potenze di calcolo
Simulazione del processo di sinterizzazione su geometrie
complesse