La Metabolomica studia i METABOLITI, piccole molecole che sono i prodotti o sottoprodotti delle reazioni chimiche nelle cellule degli organismi viventi. I metaboliti possono essere visti come il prodotto finale dell'espressione genica e dell'attività proteica, definendo nel loro insieme il "fenotipo biochimico" di un organismo, una sua "impronta digitale molecolare dinamica", non invariabile, ma che segue in modo caratteristico i cambiamenti di condizioni ed ambiente. Gli studi metabolomici usano strategie "targeted" e "untargeted". Le prime identificano e quantificano univocamente specifici metaboliti confrontandoli con standard di riferimento, determinando biomarcatori legati a singole vie metaboliche. Nelle seconde (note come "fingerprinting molecolare") si identifica invece il maggior numero possibile di metaboliti con metodi statistici di predizione. Tra di esse cade l'analisi semitargeted, che quantifica centinaia di metaboliti utilizzando un unico standard per tutti i composti con struttura chimica simile. Lo studio del metaboloma è una sfida molto complessa, che richiede tecniche analitiche sofisticate, quali la spettrometria di massa, e modelli statistici chemiometrici per interpretare le notevoli quantità di dati coinvolte. L'attività ha illustrato i passaggi-chiave del flusso di dati ed elaborazioni (workflow) per uno studio targeted/semitargeted: dal disegno sperimentale, alla preparazione del campione, fino alla analisi statistica dei risultati e identificazione dei composti per terminare con l'interpretazione biochimica. Il workflow è stato applicato allo studio della variazione del metaboloma del mais in seguito all'infezione da parte del fungo Fusarium verticillioides, un patogeno che oltre a causare riduzione di resa e qualità del grano, sintetizza metaboliti secondari tossici per l'uomo e gli animali, permettendo di identificare i metaboliti coinvolti nell'interazione pianta-patogeno, per seguire le tracce del "colpevole" e coglierlo in "flagrante". Per verificare le conoscenze acquisite o consolidate nell'attività, i partecipanti, oltre a interagire con i ricercatori coinvolti, hanno potuto confrontarsi, anche successivamente all'evento, con giochi e app, utilizzando l'apposito materiale accessibile online ai prenotati sul sito della rete CREO.
Attività interattiva online "Alla ricerca delle "impronte molecolari del colpevole": l'analisi metabolomica per caratterizzare l'interazione tra piante e loro agenti patogeni" nell'ambito del progetto "Dalla scheda madre alla "Madre Terra"- L'interdisciplinarità nella ricerca agroalimentare, nutrizionistica e sulla sicurezza alimentare" presentato dalla rete campana CREO degli istituti CNR alla XIX edizione del Festival della Scienza - 2-5 novembre 2021
Pietro Amodeo;Salvatore Donadio;Biancamaria Ciasca;
2021
Abstract
La Metabolomica studia i METABOLITI, piccole molecole che sono i prodotti o sottoprodotti delle reazioni chimiche nelle cellule degli organismi viventi. I metaboliti possono essere visti come il prodotto finale dell'espressione genica e dell'attività proteica, definendo nel loro insieme il "fenotipo biochimico" di un organismo, una sua "impronta digitale molecolare dinamica", non invariabile, ma che segue in modo caratteristico i cambiamenti di condizioni ed ambiente. Gli studi metabolomici usano strategie "targeted" e "untargeted". Le prime identificano e quantificano univocamente specifici metaboliti confrontandoli con standard di riferimento, determinando biomarcatori legati a singole vie metaboliche. Nelle seconde (note come "fingerprinting molecolare") si identifica invece il maggior numero possibile di metaboliti con metodi statistici di predizione. Tra di esse cade l'analisi semitargeted, che quantifica centinaia di metaboliti utilizzando un unico standard per tutti i composti con struttura chimica simile. Lo studio del metaboloma è una sfida molto complessa, che richiede tecniche analitiche sofisticate, quali la spettrometria di massa, e modelli statistici chemiometrici per interpretare le notevoli quantità di dati coinvolte. L'attività ha illustrato i passaggi-chiave del flusso di dati ed elaborazioni (workflow) per uno studio targeted/semitargeted: dal disegno sperimentale, alla preparazione del campione, fino alla analisi statistica dei risultati e identificazione dei composti per terminare con l'interpretazione biochimica. Il workflow è stato applicato allo studio della variazione del metaboloma del mais in seguito all'infezione da parte del fungo Fusarium verticillioides, un patogeno che oltre a causare riduzione di resa e qualità del grano, sintetizza metaboliti secondari tossici per l'uomo e gli animali, permettendo di identificare i metaboliti coinvolti nell'interazione pianta-patogeno, per seguire le tracce del "colpevole" e coglierlo in "flagrante". Per verificare le conoscenze acquisite o consolidate nell'attività, i partecipanti, oltre a interagire con i ricercatori coinvolti, hanno potuto confrontarsi, anche successivamente all'evento, con giochi e app, utilizzando l'apposito materiale accessibile online ai prenotati sul sito della rete CREO.I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
