VITA DA
LAB
UNA UNITÀ DIDATTICA IN PRESA DIRETTA DAL MONDO DELLA RICERCA
Scuola, università, ricerca non sono mondi separati ma un unico intreccio di persone, relazioni e attività che hanno per obiettivo la crescita individuale e l’elaborazione di saperi condivisi. Per questa ragione Linx, il marchio editoriale scientifico di Pearson Italia, è lieta di questa collaborazione con IFOM, un istituto di ricerca di livello internazionale
lavorare in ricerca richiede passione, entusiasmo, impegno, dedizione. la scuola è la “culla” in cui si formano i ricercatori di domani
che ha sviluppato, per statuto e per vocazione, un forte impegno nella diffusione della conoscenza scientifica, rivolgendo una particolare attenzione al mondo della scuola. Questo fascicolo è solo un esempio della collaborazione tra IFOM e Linx. Forti del favore incontrato lo scorso anno dai nostri Biology Days, abbiamo in preparazione un secondo ciclo di incontri con gli insegnanti presso l’Istituto. Si tratta di una giornata durante la quale i docenti svolgono attività di laboratorio, si confrontano con i ricercatori e lavorano con loro a un esperimento che potranno poi replicare con gli studenti nei laboratori scolastici. I materiali che qui presentiamo sono piuttosto inusuali nella forma comunicativa – una sorta di “fotoromanzo scientifico” – ma crediamo possano servire per stimolare gli studenti del quinto anno delle scuole superiori a guardare al lavoro di ricerca come all’attività quotidiana di migliaia di giovani tra i quali, in un futuro prossimo, potranno trovarsi anche loro. Il “racconto” non è dunque solo un pretesto per illustrare alcuni concetti, ma è un modo per contestualizzare i vari aspetti dell’attività scientifica: il piacere dell’indagine e della scoperta, la collaborazione tra pari, la soddisfazione per i risultati ottenuti. Speriamo che questo “esperimento editoriale” sia accolto con interesse nella scuola e che rappresenti uno sprone per approfondire la positiva collaborazione fra Linx e IFOM, fra editoria scolastica e ricerca scientifica. MA S SIMO ESPO STI
- Direttore editoriale di Linx
Il nostro Istituto, fondato nel 1998 dalla Fondazione Italiana per la Ricerca sul Cancro, è un centro di ricerca no profit ad alta tecnologia dedicato allo studio dei meccanismi alla base dello sviluppo dei tumori. Fin dalla nascita abbiamo affiancato all’attività di ricerca la divulgazione scientifica, con particolare attenzione al mondo della scuola. Siamo debitori nei confronti della società, che fornisce al nostro centro supporto e finanziamento. Vogliamo pertanto ripagare la società con nuove forme di conoscenza scientifica con l’impegno a far germogliare nei giovani la passione per la scienza e per la ricerca. Un impegno che eleviamo a missione soprattutto in un paese in cui la cultura scientifica passa di frequente in secondo piano. L’attenzione alla Scuola è fondamentale per noi non solo perché è in questa fase della vita che i giovani si apprestano a diventare cittadini, ma anche perché è proprio questa la “culla” in cui si formano i ricercatori di domani. Lavorare nella ricerca richiede passione, entusiasmo, impegno, dedizione. In particolare, come potrete cogliere in questa breve ma intensa incursione nella vita di Marco, lo specifico ambiente di lavoro di un istituto di ricerca scientifica di profilo internazionale è caratterizzato da un’età media giovane (30 anni circa), da una significativa percentuale femminile (62%), da una composizione estremamente cosmopolita (25% di stranieri provenienti da 23 paesi del mondo) e da un percorso di carriera lungo e competitivo. Costruire un dialogo attivo tra il mondo della ricerca e i giovani è, quindi, un obiettivo prioritario di IFOM per agevolare la formazione di talenti, promuovendo un continuum tra mondo della scuola, dell’università e del lavoro. Il progresso della ricerca scientifica nel nostro paese passa dai banchi di scuola. E questa iniziativa editoriale realizzata con Pearson Italia va sicuramente in questa direzione. Marco Foiani
- Direttore scientifico di IFOM
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IL METODO SCIENTIFICO
DEFINIZIONE PROBLEMA conoscenza approfondita del fenomeno da indagare
5
è la modalità con cui lavora la scienza moderna. Ipotesi, esperimenti, dati e teorie sono gli strumenti fondamentali con cui ogni scienziato cerca di raggiungere una conoscenza della realtà oggettiva, affidabile e condivisa. La raccolta e l’elaborazione dei dati sono il cuore della
CONCLUSIONE comunicazione dei risultati alla comunità scientifica
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ricerca scientifica, le ipotesi di lavoro e le teorie ne sono la spina dorsale. A garantire la validità e la coerenza
ELABORAZIONE DATI valutazione dei dati raccolti e formulazione di una teoria per interpretare i risultati
di una ricerca è l’intera comunità scientifica, che ne passa al vaglio metodi e risultati.
2 FORMULAZIONE IPOTESI definizione del programma di lavoro
3 ESPERIMENTI raccolta dei dati sperimentali
1
DEFINIZIONE PROBLEMA
2
FORMULAZIONE IPOTESI
3
ESPERIMENTI
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ELABORAZIONE DATI
5
CONCLUSIONE
nella ricerca scientifica occorre avere chiaro il proprio obiettivo e conoscere in modo approfondito il fenomeno che si vuole indagare. Marco vuole studiare i fattori proteici coinvolti nel template switch (TS), un particolare meccanismo con cui le cellule riparano il DNA. Per far questo, legge la bibliografia, fa ricerche su banche dati e ascolta i seminari condotti dai suoi colleghi del laboratorio.
lo scienziato propone una possibile linea di lavoro per spiegare quanto osservato. Marco decide di studiare il ruolo di un particolare fattore proteico coinvolto nel fenomeno: Rad 55.
lo scienziato raccoglie i dati per confermare o smentire l’ipotesi. Utilizzando i mutanti di lievito, Marco studia che cosa succede negli organismi che non hanno il gene per Rad 55 e ne studia la sequenza.
i dati raccolti vengono messi in ordine e interpretati elaborando una teoria che possa spiegarli. Marco riesce a dimostrare che il gene Rad 55 gioca un ruolo chiave nel TS.
i dati vengono organizzati e sottoposti al vaglio della comunità scientifica. Marco partecipa alla conferenza di Glasgow, in Scozia, e contribuisce alla stesura dell’articolo da pubblicare.
120’
120’
60’
60’
α
α
sgs1 ctf4Δ
Questo sono io!
180’
180’
sgs1
Log
Log
sgs1 ctf4Δ
sgs1
Madhu
-factor, 2D gel (a) points were collected for for 180 min. Serial time to sgs1 (c), ing MMS 0.033% at 30°C cule accumulation in respect and released in media contain a clear reduction in X-mole double mutant showed and FACS analysis (b). The
Chl1 is required for the
Livia
es late switch intermediat
accumulation of temp
b
a
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120’
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sgs1Δ chl1Δ
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180
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mi suol ... eccoogr afat t o f o lc pa ugino da mio cBordoni Michele
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i delle Zocche, Qui ero ai lagh tellina in Val
Barnabas
E questa è la mia squadra!!
Demis
Federica Livia Provitera
Hi!
Italiana
PO ST-DOC
Barnabas Szakal Ungherese
PO ST-DOC
Takuya Federica Castellucci Italiana
PO ST-DOC
Demis Menolfi Italiano
studente PhD
Madhusoodanan Urulangodi Indiano
Il capo, anzi la capa, è Dana Branzei che viene dalla Romania, ma ha vissuto per 13 anni in Giappone, dove si è laureata e ha completato il suo dottorato di ricerca. È davvero in gamba: a soli 37 anni già dirige un intero laboratorio ed è una ricercatrice affermata! Vado molto d’accordo con lei perché è esigente ma allo stesso tempo è anche molto disponibile e comprensiva.
Takuya Abe Giapponese
Numero 5 - 1 dicembre 2009 - Anno XXXVII - AIRC Editore - Poste Italiane spa Sped. in Abb. Postale D. L. 353/2003 (conv. in L. 27/02/2004 n. 46) Art. 1 comma 2 DCB Milano - ISSN 2035-4479
Lavoro all’IFOM, un istituto che si occupa di ricerca sul cancro e, per la precisione, di oncologia molecolare. Nel mio laboratorio siamo in dieci. Mi piace perché è un ambiente internazionale: ci sono ragazzi e ragazze che vengono da Italia, Spagna, Romania, Ungheria, India e Giappone.
PO ST-DOC
ASSISTENZA
L’infermiere è un professionista dell’aiuto e dell’ascolto STORIE
Affrontare la malattia a quattordici anni grazie al blog e alla famiglia VITA DI AIRC
Dal 5 per mille nasce un Programma speciale ambizioso e concreto
Dana Branzei, dalla Romania con passione
DALL’OLIMPIADE DELLA CHIMICA ALLE PROTEINE DEL CANCRO
Dana ha ottenuto molti riconoscimenti e pubblicazioni su riviste internazionali!
PO ST-DOC
Chissà di cosa si tratta...
DEFINIZIONE PROBLEMA Conoscenza del fenomeno
30 Ciao, ti ho fatto venire qui perché il prossimo 20 luglio a Glasgow ci sarà un meeting sui meccanismi di riparazione del DNA...
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Una ricerca fondamentale COME VIENE REGOLATO IL PROCESSO DI RIPARAZIONE DEL DNA? CONOSCERLO A FONDO CONSENTIRÀ DI PROGETTARE NUOVE TERAPIE CONTRO I TUMORI I meccanismi di riparazione del DNA permettono alle cellule di individuare e correggere gli errori che si verificano durante il processo di DNA.Quando una cellula si duplicazione del DNA divide, il DNA che si trova all’interno del nucleo deve essere duplicato in modo che, dopo la divisione, ogni cellula figlia possa ricevere una copia di DNA identica a quella posseduta dalla cellula madre. Il questo meccanismo, ogni filamento della molecola di DNA originaria funziona da stampo per la sintesi di un nuovo filamento.
31 Oggi ho appuntamento con Dana. Mi ha scritto che vuole coinvolgermi in un progetto speciale...
1
GI U GNO
Sarebbe importante che il nostro gruppo partecipasse. Te la sentiresti 2di andare?
Il progetto speciale è la partecipazione a una conferenza internazionale in Scozia... tra meno di un mese!
Ma certo!
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3
pag.6
QUANDO IL SISTEMA SI INCEPPA
A volte, però, la DNA polimerasi polimerasi, cioè l’enzima che consente la sintesi di nuove molecole di DNA, può fare degli errori, oppure la molecola di DNA originaria può venire danneggiata da agenti esterni come i raggi UV. Questi errori sono tenuti sotto controllo dai meccanismi di riparazione posseduti da tutte le cellule viventi. Quando questo sistema si inceppa, e gli errori diventano irreversibili, si formano delle alterazioni nel genoma che, con il passare del tempo, possono portare allo sviluppo di tumori. Per questo la ricerca di base in questo settore è così importante: individuare e caratterizzare i fattori coinvolti in questo processo potrebbe portare allo sviluppo di nuovi farmaci antitumorali con una tossicità ridotta rispetto alle attuali chemioterapie.
Bisognerà ottimizzare al meglio il lavoro...
Pensavo che potresti approfondire il discorso sui fattori proteici coinvolti nel template switch...
È il meccanismo che studio da quando sono all’IFOM: sono contento di approfondirlo di più!
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LAB 5
Io ho detto subito di sì: dovrò lavorare sodo, perché i dati che abbiamo non sono sufficienti, ma è un’opportunità davvero eccitante!
Ti consiglio di leggere la bibliografia più recente per avere bene il quadro della situazione. Potresti avere delle nuove idee...
Livia, che ha più esperienza di me, consiglia di documentarmi.
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La classica ricerca in biblioteca può portare a risultati inaspettati!
Info 31
Questo vecchio protocollo sembra interessante... potrei usarlo per purificare il DNA...
1 Sapevo di poter contare su di te...
Sono stati pubblicati degli articoli che ancora non ho letto...
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...e soprattutto Mai senza i miei appunti !
Exo
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Si traduce letteralmente come “scambio di filamento stampo”. È un meccanismo grazie al quale le cellule possono continuare la duplicazione della molecola di DNA, anche se questa risulta danneggiata e, in un secondo momento, riparare il danno. Un errore su un filamento di DNA, infatti, ne impedisce la duplicazione, lasciando dei “buchi” nella nuova molecola. In un primo momento, un particolare enzima (Exo 1) allarga il buco, in modo da dare più spazio d’azione ad altre molecole. Successivamente, alcuni fattori proteici e una DNA polimerasi individuano e copiano la sequenza mancante nella molecola gemella, formando dei caratteristici intermedi a forma di croce. Infine, altri fattori proteici aiutano la molecola di DNA a “districarsi”, generando due molecole di DNA identiche.
LABZIONARIO DNA da duplicare
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DNA
polimerasi Fattori del Template Switch Intermedi a forma di croce
TEMPLATE SWITCH (TS)
La duplicazione del DNA è il meccanismo molecolare con cui l’intero genoma viene copiato prima della divisione cellulare. Il filamento è una delle due catene di DNA che formano la doppia elica.
...ma il modo più rapido per guardare la bibliografia è fare una ricerca in internet. 5
Le DNA polimerasi sono una classe di enzimi che catalizzano la reazione di polimerizzazione del DNA.
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DNA duplicato
GI U GNO
LAB
Devo cercare tutti gli articoli sul TS...
FORMULAZIONE IPOTESI Programma di lavoro
PubMed è un database contenente informazioni sulla letteratura scientifica biomedica dal 1949 ad oggi. La prima versione online è del gennaio del 1996.
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2 7
LAB
La lingua utilizzata in tutte le riviste scientifiche è l’inglese.
Web
LAB
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LE FONTI DI NOTIZIE Anche tu puoi informarti leggendo delle riviste di divulgazione scientifica che puoi acquistare in edicola oppure, se preferisci, che puoi consultare online. Ecco le più famose: NewScientist – è un settimanale britannico a diffusione internazionale che si occupa di scienza e tecnologia. È in inglese (www.newscientist. com). Le Scienze – è la versione italiana del Scientific American dove si possono trovare degli ottimi approfondimenti (http:// lescienze.espresso.repubblica.it). Wired – da poco uscita anche in Italia, è un cult per gli appassionati di tecnologia e non solo (www.wired.com). Alcuni siti di divulgazione esclusivamente online: Galileo (www.galileonet.it); Oggiscienza (www.oggiscienza.wordpress.com). Un’altra possibile fonte di notizie sono gli innumerevoli blog di scienziati e giornalisti. Tocca a te scoprirli!
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11 Forme classiche di divulgazione scientifica sono riviste, libri e documentari.
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Le stesse parole possono essere ricercate su diverse banche dati. Si trovano riferimenti bibliografici ma anche molte altre informazioni come schemi, sequenze di geni e proteine, strutture molecolari.
GI U GNO
In PubMed ogni voce corrisponde a un articolo scientifico e riporta titolo, anno di pubblicazione, nome degli autori e nome della rivista su cui è stato pubblicato.
Allora, a quando la partenza per Glasgow?
...dovrei andare a luglio...
wow, davvero bello! L’anno scorso sono andata ad Amsterdam...
la conferenza è stata interessante e gli altri partecipanti erano simpaticissimi!!
Ecco, come potete vedere, queste sono le strutture intermedie del DNA durante il template switch visualizzate con un gel bidimensionale...
Al lab meeting (l’incontro settimanale che facciamo noi del gruppo) ottengo qualche buon suggerimento...
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Sarebbe opportuno vedere qual è il ruolo svolto da altri fattori come Rad 55.
Meglio prendere appunti.
Info
LAB MUTATIS MUDANDIS
Lavorare con i mutanti ti permetterà di capire cosa succede quando qualcosa non funziona...
Ha sempre un entusiasmo contagioso. Non vedo l’ora di partire!
Alcuni colleghi del lab stanno già lavorando sui fattori coinvolti nel template switch.
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Siamo tutti molto interessati ai risultati ottenuti da Madhu.
Più tardi al laboratorio...
G IUG NO
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Pensavo anche di sequenziare il gene del lievito e confrontarlo con quello di altri organismi.
Potrai visualizzare le differenze tramite un gel bidimensionale...
Mi sembra una buona idea. È arrivato il momento di iniziare!
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LAB Con Dana definiamo il programma di lavoro: utilizzerò dei lieviti per indagare il ruolo del fattore Rad 55 e poi ne sequenzierò il gene.
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L’induzione di mutazioni genetiche specifiche è molto usata in biologia molecolare. È una tecnica che prende il nome di mutagenesi sito specifica ed è utilissima per capire la funzione di un determinato gene. Dal confronto con il cosiddetto “tipo selvatico” (cioè l’organismo normale) si possono ottenere tantissime informazioni: per esempio, se l’organismo mutante è in grado di duplicare il proprio DNA o se, invece, si divide incessantemente non riuscendo a controllare il ciclo cellulare. In genere la mutagenesi sito specifica richiede la conoscenza della sequenza del gene che deve essere mutato. Di solito, la mutazione avviene tramite inserimento o delezione di alcuni nucleotidi.
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Ok, allora lavoriamo su questi fattori...
ESPERIMENTI Raccolta dei dati
Nel brodo di coltura ci sono tutte le sostanze necessarie per far crescere i lieviti.
Ho bisogno di un bel po’ di brodo di coltura per avere cellule sufficienti per tutti i miei esperimenti...
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...e per finire aggiungo il glucosio...
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Modelli per la realtà I viventi condividono molti meccanismi di base. È per questo che i biologi si avvalgono di organismi facili da studiare allo scopo di formulare teorie più generali. La scelta di un organismo modello dipende sia dal tipo di indagine che si vuole fare (genetica, comportamentale...) sia dal tipo di organismo al quale si vogliono trasferire i risultati (batteri, piante, animali...). Per studiare i meccanismi genetici negli eucarioti gli scienziati hanno scelto un microrganismo assai caro al genere umano: Saccaromyces cerevisiae, cioè il lievito del pane.
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ci divertiamo a scrivere nomi impossibili per prenotare gli strumenti
UN MECCANISMO PERFETTO
Tutte le cellule nascono, crescono, si riproducono e muoiono. Il ciclo cellulare alla base della vita è così importante da essere strettamente regolato al livello molecolare. Un errore può essere fatale: la cellula può trasformarsi da sana a cancerosa e iniziare a dividersi incessantemente, invadendo i tessuti circostanti.
ILAB PREPARA banana, limone, sale da cucina, acqua distillata, sapone liquido, etanolo (freddo da frigo), pestello, bicchierino, cucchiaio, cucchiaino, carta assorbente, cilindro graduato. Prepara una soluzione con: 1 cucchiaino di sale, 18 di succo di limone, 2 cucchiai di sapone, poi acqua fino a 300 ml.
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GI U GNO
Tutte le cellule dell’IFOM sono conservate nei congelatori, a meno ottanta gradi.
Ecco! Questo è il ceppo di cellule che cercavo...
STANZA - 80
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GI U GNO
Runtione lab incimpor auta
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REALIZZA un pesto di banana con 2 cucchiai di soluzione. Filtralo e mettine 9 cucchiaini in un bicchierino più 3 cucchiai di acqua. Inclina il bicchierino e aggiungi 3 cucchiaini di etanolo. OSSERVA
in controluce il punto del cambio di fase (acqua e alcol): quella specie di gomitolo biancastro è il DNA!
Finalmente inizio gli esperimenti. La teoria stimola la riflessione, ma la pratica ti dà la possibilità di misurarti con la realtà!
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Ecco qua: basta una notte di incubazione in un buon brodo di coltura per ottenere tantissime cellule!!
Ora devo sincronizzare le cellule, in modo che tutte siano allo stesso punto del ciclo cellulare...
Nella cappa a flusso laminare un circuito continuo di aria garantisce il lavoro in condizioni di sterilità.
...4000 rpm, per 20 minuti a 4 gradi...
LABKIT Grazie a questa potente centrifuga le cellule che erano nel brodo di coltura verranno raccolte sul fondo delle provette.
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CHE COS’È: la centrifuga è un apparecchio che permette di separare corpi di densità diversa.
A COSA SERVE: a seconda
dei modelli e delle condizioni di utilizzo, può essere utile per depositare le cellule sospese in un mezzo liquido, per separare i diversi organuli cellulari o per ottenere le diverse
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Gli ultrasuoni aiutano a separare agglomerati di cellule che si formano in cultura.
E adesso l’ultimo passaggio di questa prima fase: separo le cellule con il sonicatore per poterle contare.
Sono già in fase G1! Adesso le conto: 1, 2, 3...
Quando si lavora con le cellule di lievito bisogna stare molto attenti a evitare contaminazioni. Batteri e muffe sono ovunque!!
molecole organiche.
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COME FUNZIONA: il campione viene inserito in un rotore che gira ad altissima velocità. Grazie alla forza centrifuga, i componenti più densi si depositano sul fondo. L’apparecchio possiede anche un sistema di raffreddamento per evitare di surriscaldare il campione.
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LABZIONARIO Gli eucarioti sono uno dei tre domini dei viventi costituito da organismi con cellule dotate di nucleo.
10 Il contacellule è un dispositivo che permette la registrazione manuale del numero di cellule in un campione.
Il ciclo cellulare è l’insieme degli eventi che intercorrono tra due divisioni della cellula. È suddiviso in quattro fasi: G1, S, G2 e M. La sincronizzazione è una tecnica che permette di avere tutte le cellule di una coltura nella stessa fase del ciclo cellulare.
GI U GNO
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Questi sono i lieviti visti al microscopio ottico.
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Nella fase G1 la cellula cresce sintetizzando RNA e proteine, mentre la duplicazione del DNA avviene nella fase S.
ESPERIMENTI Raccolta dei dati
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Chissà se il nuovo metodo per purificare il DNA è meglio dell’altro...
Incredibile! Sta andando tutto alla perfezione e siamo anche in anticipo sui tempi. Che dici, ce lo meritiamo un caffè?
GI U GNO
3 Perchè no!
Web
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LAB CHI HA INVENTATO LA PIPETTA? Le pipette servono per misurare e prelevare piccole quantità di liquidi. Le prime erano di vetro e avevano la forma di un contagocce: le pipette Pasteur, dal nome del microbiologo che le inventò. Oggi, su ogni bancone che si rispetti, non può mancare un intero set di micropipette, dette anche Gilson, dal nome dell’inventore che diede il nome anche alla marca di produzione più diffusa. www.youtube.com/ watch?v=IRVFZJ-VLCc
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LAB Dobbiamo estrarre e purificare il DNA delle cellule di lievito. La sua purezza è molto importante: può influire sui risultati dei prossimi esperimenti.
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Sul fondo di queste microprovette c’è il DNA genomico.
La microcentrifuga è meno potente e contiene volumi più piccoli delle altre centrifughe.
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Elettroforesi su gel di agarosio LABMANUAL
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Sciogliere la polvere di agarosio in una soluzione tampone;
18 versarla nella cella da elettroforesi e aspettare che si solidifichi.
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Caricare i campioni di DNA nei pozzetti del gel tramite una micropipetta.
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Collegare il generatore di corrente alla cella elettroforetica e regolare potenziale e tempo della corsa.
Gli ultimi preparativi, e il gel di agarosio è pronto. Bisogna aspettare un po’ perché diventi solido. Mi sembra il momento giusto per un...
Coffee break!
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Visualizzare il gel su un transilluminatore a UV o a luce blu.
...piano ...il campione non deve uscire fuori...
LABKIT CHE COS’È: la cella elettroforetica è una vaschetta di materiale plastico usata come supporto per il gel in cui vengono introdotti i campioni da separare tramite elettroforesi.
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A COSA SERVE: GI U GNO
l’elettroforesi è usata per separare le molecole dotate di una carica elettrica (acidi nucleici, proteine) in base al loro peso molecolare.
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La purezza, le dimensioni e la quantità del DNA si stimano osservando le bande fluorescenti nel gel.
COME FUNZIONA: un campo elettrico (prodotto tramite un appropriato generatore) viene applicato alla cella elettroforetica. Le molecole migrano con diversa velocità in base alla massa molecolare.
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LAB Quando questo gel avrà finito di correre dovrò estrarre il DNA che mi interessa e preparare un secondo gel. 16
LAB GEL BIDIMENSIONALE
17 Bene, qui ho finito. Ora l’altra elettroforesi.
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Visualizzo i risultati della corsa sul transilluminatore e taglio via le bande della giusta massa molecolare.
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Il gel bidimensionale di agarosio è una tecnica piuttosto nuova che permette di separare strutture complesse di DNA. Si tratta, in realtà di due elettroforesi successive. In un primo momento viene preparato un gel con una bassa percentuale di agarosio a cui viene applicato un campo elettrico a basso voltaggio. In questo modo le molecole di DNA vengono separate in base alla massa molecolare, come avviene nell’elettroforesi di routine. Successivamente, viene recuperato il DNA della massa molecolare di interesse che viene separato tramite un’altra corsa elettroforetica. Questa volta, però, il gel è preparato con una percentuale più alta di agarosio e viene fatto correre in un campo elettrico ad alto voltaggio. Questo secondo passaggio consente di separare le molecole di DNA in base alla loro forma.
pag.13
L’aggiunta di colorante blu permette di visualizzare la corsa dei campioni.
Info
...questo è l’ultimo e poi ho finito.
Prima di procedere con la sequenza del gene devo fare una PCR...
ELABORAZIONE DATI Valutazione dei risultati
13 La reazione va avanti tutta la notte.
4 Story
LAB
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UNA SCOPERTA SCOTTANTE Nel 1969 dal Lower Geyser Basin, nel parco nazionale di Yellowstone, venne isolato un microrganismo straordinario, il Thermus aquaticus, in grado di proliferare a temperature elevatissime. Pochi anni dopo fu estratta la sua DNA polimerasi, un enzima che poteva resistere fino a 97,5 °C, condizione alla quale gli altri enzimi vengono completamente inattivati. Nel 1985, l’eccentrico biochimico americano Kery Mullis pensò di utilizzare questo particolare enzima, chiamato Taq polimerasi, nei suoi esperimenti. Erano i primi passi di quella che diventò presto una delle tecniche più usate in laboratorio: la reazione a catena della polimerasi o PCR, che permette la moltiplicazione esponenziale del DNA. In pochi anni la tecnica si diffuse nei laboratori di tutto il mondo, grazie anche alla produzione industriale della prima macchina da PCR, il termociclatore dell’azienda Perkin-Elmer, che permetteva di compiere l’intero processo in maniera automatica. Kery Mullis vinse il Premio Nobel per la chimica nel 1993.
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Passo alla fase successiva degli esperimenti...
GI U GNO
Ciao! Ho dei campioni da sequenziare. Quando riesci ad analizzarli?
LAB I campioni, marcati con dei reagenti fluorescenti, vengono letti da un laser.
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Sei fortunato: riesco ad analizzarli subito. Stasera saranno pronti.
GI U GNO
LAB
Ogni giorno qui all’IFOM vengono fatte tantissime sequenze: per fortuna c’è un tecnico che si occupa di tutto...
Guarda, Rad 55 ha delle parti simili ad altre proteine
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Sì, però, è piuttosto diverso rispetto ad altri fattori coinvolti nel template switch...
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KERY MULLIS
Appassionato surfista e personaggio eccentrico, Mullis racconta di avere avuto l’intuizione della PCR mentre, alla guida della sua macchina sportiva, stava attraversando un bosco di ippocastani in fiore assieme alla sua ragazza.
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Caricati i campioni, l’apparecchio procede in modo automatico.
Ottenuta la sequenza del gene è importante fare dei confronti. Ci sono dei programmi fatti apposta per questo.
Blast (Basic Local Alignment Search Tool) è un algoritmo usato per trovare regioni simili tra sequenze.
Gli strumenti informatici sono fondamentali per l’analisi dei fenomeni biologici. La mole di dati a disposizione degli scienziati è spesso molto elevata e difficile da interpretare.
LABKIT
A COSA SERVE: consente di ottenere grandi quantità di una determinata sequenza di DNA in breve tempo.
Arriva anche Dana. Le ho mandato una mail dicendo che avevo qualcosa da mostrarle...
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Abbiamo i risultati degli esperimenti...
Inizialmente la bioinformatica si occupava solo dello studio del DNA e dell’RNA; oggi risulta fontamentale anche in altri settori, tanto che è nata una nuova disciplina: la Biologia Computazionale.
i campioni sono sottoposti a cicli ripetuti di tre fasi a diverse temperature: la separazione dei filamenti del tratto di DNA da amplificare; l’annealing (appaiamento) in cui si innesca la reazione di polimerizzazione; la sintesi del nuovo filamento di DNA.
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Report
LAB
UN MONDO DI SEQUENZE
Dai risultati del gel bidimensionale si vede che Rad 55 è un fattore fondamentale del template switch.
Sequenziare un gene è ormai un’operazione di routine nei laboratori di biologia molecolare. Ma la strada è stata lunga... GI U GNO
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Bene. In poco tempo sei riuscito ad avere degli ottimi risultati. Prepareremo un poster con le tue conclusioni e quelle di tutto il laboratorio.
1953 scoperta della doppia elica del DNA 1974-1975 messa a punto dei primi metodi
manuali di sequenziamento del DNA
1977
Frederick Sanger determina l’intera sequenza del DNA del virus OX174
18 E la sequenza mostra che Rad 55 ha delle regioni che si legano al DNA, ma ha anche altre regioni piuttosto diverse dagli altri fattori coinvolti nel TS...
COME FUNZIONA:
1983 Kary Mullis inventa la PCR 1990 il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti
lancia il Progetto Genoma Umano (PGU)
1995
sequenziamento del primo genoma di un organismo vivente: il batterio Hemophilus influenzae
Queste sono le del , ,immagini ho ,ripetuto piu volte e sono sicuro dei miei
l
gel D
2001-2002
risultati
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messa a punto di tecniche di sequenziamento più rapide e economiche; sequenziati i genomi di molti organismi modello
2003
pubblicata la sequenza dell’intero genoma umano
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Eccomi qui. Cos’hai da farmi vedere?
I lieviti mutanti non formano gli intermedi del template switch...
CHE COS’È: la macchina per la PCR è un apparecchio che scalda e raffredda i campioni a temperatura e tempi stabiliti.
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CONCLUSIONI Comunicazione dei risultati
Il Beatson Institute, dove si svolgerà la conferenza è davvero un bellissimo istituto. 20 Dopo tanto lavoro... eccomi qui finalmente!!
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CANCER RESEARCH UK
BEATSON INTERNATIONAL CANCER CONFERENCE Co-sponsor
ASSOCIATION FOR INTERNATIONAL CANCER RESEARCH
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Arrivati al traguardo!! Nella ricerca scientifica la comunicazione gioca un ruolo chiave. La partecipazione a conferenze e simposi e la stesura di articoli fanno parte del lavoro di ogni ricercatore, che non si esaurisce, quindi, con l’ideazione e la realizzazione degli esperimenti, ma continua con la comunicazione dei risultati alla comunità scientifica, che ne valuterà l’importanza e verificherà la correttezza dei metodi. Uno dei modi migliori è la partecipazione a conferenze scientifiche: in queste occasioni i ricercatori (non solo appartenenti alle università ma anche a istituti pubblici o privati, industrie farmaceutiche ecc.) si incontrano per presentare e discutere del loro lavoro. Questi eventi si svolgono spesso all’estero e sempre in contesti internazionali. La conoscenza, infatti, non ha confini! Laboratori che si trovano in nazioni diverse possono avere come oggetto di studio lo stesso fenomeno e, perciò, può essere un vantaggio lavorare insieme. Spesso, unendo strutture e competenze, si riesce a ottenere un risultato migliore.
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Cancer Models and Novel Therapies Sunday July 3 – Wednesday July 6 2011 Glasgow, Scotland Speakers and Sessions:
Keynote Address: Suzanne Cory (AU) Signalling and Cancer I: Boris Bastian (US), Gideon Bollag (US), Lionel Larue (FR), Richard Marais (UK) Inflammation and Cancer Stem Cells: Frances Balkwill (UK), Mariano Barbacid (ES), Tessa Holyoake (UK), Rob Nibbs (UK), Luis Parada (US), Marcos Vidal (UK) Angiogenesis and Invasion: Federico Bussolino (IT), Peter Carmeliet (BE), Kairbaan Hodivala-Dilke (UK), Jim Norman (UK), Michael Olson (UK), Steve Wedge (UK) Targeting Protein/Protein Interactions: Alan Fersht (UK), Paul Polakis (US), Saul Rosenberg (US), Dale Porter (US) Signalling and Cancer II: Gerard Evan (UK), Margaret Frame (UK), Frank McCormick (US), Norbert Perrimon (US), Catrin Pritchard (UK), Owen Sansom (UK) Aims of the Conference This conference will focus on the use of biological models of human cancer that may be used to provide insight into the causes and processes of this disease. The study of these models will facilitate the discovery, development and testing of novel therapies. Short talks will be granted to the authors of outstanding abstracts. Some financial assistance will be available to the presenters of these talks through sponsorship from the Association for International Cancer Research. Website, on-line registration, payment and abstract submission instructions: http://www.beatson.gla.ac.uk/conf
For additional information please contact: Tricia Wheeler, Conference Co-ordinator, Beatson Institute for Cancer Research, Garscube Estate, Switchback Road, Bearsden, Glasgow G61 1BD, UK Tel: +44 (0) 141 942 0855
Fax: +44 (0) 141 330 6426
E mail: t.wheeler@beatson.gla.ac.uk
Deadline for registration payment and abstract submission May 6 2011
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Ed ecco il mio lavoro esposto in un poster. Non devo parlare in pubblico ma devo essere pronto a rispondere alle domande di chi è interessanto.
Cohesion involvement in damage-induced template switch events Marco Fumasoni, Demis Menolfi, Fabio Vanoli and Dana Branzei Fondazione IFOM, Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, IFOM-IEO campus, Milan, Italy Università degli Studi di Milano, Milan, Italy
1
Ctf4 is required for the accumulation of template switch intermediates during replication of damaged template
4
Abstract
The maintenance of genome integrity is essential for the correct transmission of the genetic information from one cell generation to the next. Damage on DNA represents an obstacle for the replication forks and cells respond to this by using DNA repair mechanisms and by activating the DNA damage checkpoint. In eukaryotes tolerance to damaged DNA is mediated by two main pathways that ensure damage-bypass and gap-filling. They are mediated by translesion synthesis (TLS) polymerases or byrecombination-mediated pathways involving a switch to the undamaged sister chromatid. This latter mechanisms depends on homologous recombination and other factors involved in error-free post-replication repair and it is also known as damage-induced template-switch (TS). Both pathways are distinctly controlled through PCNA modifications with sumo and ubiquitin. Recent lines of evidence suggest that both types of damage-tolerance events happen predominantly behind the replication fork. The mechanisms regulating TS events during replication remain yet to be elucidated. Sister chromatid cohesion is an important process that is established during DNA replication and ensures the tethering of the sister chromatids until the anaphase in order to allow proper segregation. The cohesion process is mediated through the essential “cohesin” complex, a number of non-essential cohesion factors and by DNA catenation. In addition, cohesion is also essential during the G2-phase of the cell cycle to allow repair of DNA double strand breaks by homologous recombination. By using yeast (S. cerevisiae) as a model organism we have found that the non essential genes of the cohesion network play a role in promoting error-free damage tolerance through template switch. However, the exact role of those genes in the cohesion pathway remains elusive and therefore how their absence can affect damage tolerance is still under investigation. The recent results on the influence of the cohesion network on TS will be presented and discussed.
b
a sgs1
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120’ 60’ α
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La conferenza inizia domani. Intanto vado a curiosare nei laboratori e mi concedo un pranzo scozzese in mensa. mmh vediamo un po’ cosa posso prendere...
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Introduction
0
Cohesion between sister chromatids opposes the splitting force exerted by the mitotic spindle during metaphase thereby ensuring correct segregation of the chromosomes. Fundamental to sister chromatid cohesion is the ring shaped cohesin complex, thought to hold replicated sister chromatids together (see Fig. a). The cohesin ring, which is composed by Scc1, Smc1 and Smc3 proteins is loaded onto chromosomes in G1, before the initiation of DNA replication, but is then stabilized by acetylation just after the the replication fork passage, thus allowing establishment of cohesion. In addition to the cohesin complex, several non-essential cohesion establishment factors have been identified in budding yeast, and many of them are known to be linked to the replication fork machinery. These factors have been divided in two distinct non-essential patwhays, based on cohesion epistatic tests and genetic interactions (b). One pathway is assembled around Ctf4, a central component of the replisome that mediates the interaction of the the MCM helicase and the polα/primase complex. In addition to Ctf4, also the helicase Chl1 and the checkpoint complex Tof1/Csm3 belong to this group. The second epistasis group includes factors involved in the DNA damage checkpoint: an alternative RFC complex (composed by CTF18, CTF8 and DCC1) and MRC1.
a
b
sgs1Δ chl1Δ
Schematic Representation of 2D Gel Replication Intermediates and Genomic Maps.
at IFOM Milan last year... I was in a lab at the first floor.
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GI U GNO
180’
180’
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120’ 60’ α
b
120’
sgs1Δ chl1Δ
180’
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sgs1 sgs1 chl1Δ
100 80 60 40 20
d
0
Schematic representation of the major replication intermediates visualized by 2D gel electrophoresis (a). Genomic region containing the ARS305 origin on chromosome III . N stands for NcoI cuting site (b). Example of X-molecule accumulation as observed by 2D gel (c). The proposed structure of template switch intermediates arising during replication of damaged templates (d).
INSTITUTIONS:
sgs1Δ
c
c 41647 N
Log
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60’
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Budding yeast cells sgs1Δ and sgs1Δ chl1Δ double mutant were grown to log phase, synchronized in G1 with α-factor, and released in media containing MMS 0.033% at 30°C for 180 min. Serial time points were collected for 2D gel (a) and FACS analysis (b). The double mutant showed a clear reduction in X-molecule accumulation in respect to sgs1 (c), suggesting a role for Ctf4 in the formation/stability of template switch intermediates.
CONTACTS: marco.fumasoni@ifom-ieo-campus.it DNA REPAIR LAB IFOM – FIRC Institute of Molecular Oncology Via Adamello, 16 20139 Milano ITALY www.ifom-ieo-campus.it
Yes! I spent a month
b
α
ARS305
25
180
Chl1 is required for the accumulation of template switch intermediates during replication of damaged template
5 a
36593 N
Maybe we’ve already met somewhere...
120
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a
...certo che questo cibo non è proprio appetitoso...
60
Budding yeast cells sgs1 and sgs1 ctf4 double mutant were grown to log phase, synchronized in G1 with α-factor, and released in media containing MMS 0.033% at 30°C for 180 min. Serial time points were collected for 2D gel (a) and FACS analysis (b). The double mutant showed a clear reduction in X-molecule accumulation in respect to sgs1 (c), suggesting a role for Ctf4 in the formation/stability of template switch intermediates.
sgs1Δ
3
UNA LOTTA SENZA CONFINI
pag.16
180’
120’ 60’
ARS305
L’Unione Europea, tramite i programmi di supporto alla ricerca e all’innovazione, finanzia i settori strategici della ricerca e incoraggia le collaborazioni tra paesi membri. Il Beatson Institute è uno dei centri d’eccellenza della Gran Bretagna per la ricerca sul cancro. Si occupa di studiare il comportamento delle cellule tumorali al fine di progettare nuovi metodi diagnostici e terapie per combattere i tumori. Inoltre, è un centro di riferimento per la formazione e ospita molti eventi internazionali.
180’
GRANTS:
IG 10637
Il poster con i risultati del lab.
Incontro anche una ragazza tedesca che è stata da noi un po’ di tempo fa...
ERC 242928
Fellowship Mario e Valeria Rindi
Welcome at Beatson, one of the main institute of cancer research in UK...
Ed ecco che inizia la conferenza! Il direttore dell’istituto ci dà il benvenuto. In tutto saranno tre giorni tra seminari e sessioni di poster.
Este es nuestro trabajo de investigación científica!
GI U GNO
Report
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I NUMERI DELLA RICERCA ITALIANA La ricerca scientifica e l’innovazione tecnologica sono usati per delineare la competitività di un paese. Ecco alcuni dati italiani emersi dall’ultimo rapporto del CERIS-CNR:
Questo metodo potrebbe essere utile anche a noi...
3,8
28
La prima comunicazione è di un gruppo di Barcellona.
il numero dei ricercatori ogni mille occupati in Italia. La media UE è 6,1, la più alta in Finlandia con 14,5.
Sono proprio dei risultati sorprendenti...
19,2
accessi alla banda larga ogni cento abitanti. La Danimarca arriva quasi al 40%.
93 mila
i ricercatori in Italia, 1.448.000 in tutta Europa.
29
Ascolto un sacco di interventi interessanti. Tutti in inglese, ovviamente. Ci sono persone che vengono da tutta Europa!
LAB
1,28
la spesa italiana per la ricerca e sviluppo in rapporto al prodotto interno lordo. La media UE è 1,77, Israele ha il valore più alto: 4,76.
This slide shows the cancer cells before and after the treatment...
127
i brevetti ottenuti dall’Italia nel settore delle biotecnologie nel 2006. La Germania ne ha 723, il totale dei brevetti nella UE è di 2335.
30
447
1
APPUNTI PER UNA RICERCA EUROPEA
2 Questa è la foto di gruppo con tutti i partecipanti alla conferenza. Ci sono moltissimi giovani ricercatori. E l’ultimo giorno... grande festa!!
LAB
(fonte: CERIS – CNR 2010)
3
ERA sta per European Research Area. Si tratta di una serie di iniziative che l’Unione Europea ha programmato per incentivare la libera circolazione delle persone e delle idee nell’ambito della ricerca scientifica e dell’innovazione tecnologica. Nell’ultimo rapporto OCSE emerge, infatti, che nei paesi europei la situazione è ancora molto frammentata e sono necessari degli interventi mirati per sfruttare al meglio tutte le potenzialità della ricerca europea. I settori strategici individuati dall’Europa sono: le scienze della vita per la salute; le tecnologie dell’informazione; le nanotecnologie; il settore dell’aeronautica e dello spazio; la qualità e la sicurezza alimentare; lo sviluppo sostenibile e i cambiamenti globali; la partecipazione dei cittadini nella società della conoscenza. (http://ec.europa.eu/research/era/index_en.htm)
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I,m here!
Web
le pubblicazioni scientifiche dell’Italia per milione di abitanti. La media UE è 496. Il Giappone ne ha 414 e gli Stati Uniti 694.
CONCLUSIONI Comunicazione dei risultati
Comunque arrivo stasera. Mi venite a prendere all’aeroporto?
Prima di ripartire sento i ragazzi su skype. Ma allora come è andata?
27 Benissimo direi!
5
Il nostro poster è piaciuto molto, mi hanno fatto un sacco di domande.
28 Davvero?!!
Come si scrive un articolo scientifico Il processo di verifica degli studi scientifici avviene soprattutto tramite la pubblicazione dei risultati su riviste specializzate che attuano il cosiddetto metodo del peer review (dall’inglese, revisione dei pari), cioè una valutazione ad opera di persone che conoscono molto bene l’argomento. Dopo aver terminato il lavoro sperimentale i ricercatori scrivono un articolo scientifico, cioè una sorta di relazione dove spiegano che cosa è stato fatto e a quali conclusioni sono giunti. In seguito il lavoro viene sottoposto al comitato editoriale di una rivista a scelta che, dopo un’accurata analisi, decide se pubblicarlo o meno.
Eccomi tornato in lab. Sono stato via solo pochi giorni ma sembrano molti di più.
29
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Benissimo... il poster è piaciuto. Credo che ci contatteranno diversi gruppi di ricerca per delle collaborazioni...
Un vero successone!
Tutto bene a Glasgow?
Racconta!
È difficile che Dana si sbilanci, si vede che è proprio soddisfatta del nostro lavoro!
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DALLE CONOSCENZE NUOVE IDEE
Una volta che la ricerca è stata pubblicata, entra ufficialmente nel “mercato delle nuove idee”. I risultati di questo lavoro possono suscitare altre domande e funzionare come punto di partenza per altre ricerche o, ancora, essere la base per lo sviluppo di una nuova tecnologia. Tradizionalmente, i dati e le scoperte scientifiche sono patrimonio dell’intera comunità. Oggi, però, considerati gli enormi investimenti che la ricerca scientifica comporta, i risultati e i metodi tendono a essere coperti da un brevetto che assicura lo sfruttamento economico esclusivo (anche se temporaneo) delle invenzioni agli autori e ai loro finanziatori. Un esempio sono gli studi condotti dalle aziende farmaceutiche per lo sviluppo di nuove terapie.
...in auto gli racconterò i particolari...
1
LU GLI O
Questa fase però necessita di un grafico ulteriore, altrimenti non si capisce...
Scrivere un articolo è impegnativo perchè deve riassumere in poche pagine il lavoro di mesi.
2
3
Ma la vera conclusione dell’avventura è un’altra... la pubblicazione dell’articolo scientifico.
Sì hai ragione, facciamo come dici, in più metterei una didascalia.
Ăˆ passato un po’ di tempo da quando sono stato a Glasgow ma, per fortuna,continuo a sentire alcune persone che ho conosciuto in quell’occasione.
In laboratorio è arrivata la rivista, anche gli altri ragazzi si congratulano con noi.
Info 6
Great!
VOGLIO FARE LO SCIENZIATO!
OT TOB RE
7
Replication and Recombination Factors Contributing to
Recombination-Dependent Bypass of DNA Lesions by Template Switch
Fabio Vanoli1.¤, Marco Fumasoni1,2., Barnabas Szakal1, Laurent Maloisel3, Dana Branzei1* 1 Fondazione IFOM, Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, Milan, Italy, 2 Universita` degli Studi di Milano, Milan, Italy, 3 CEA, DSV, iRCM, SIGRR, LRGM, and CNRS, UMR 217, Fontenay-aux-Roses, France
Abstract Damage tolerance mechanisms mediating damage-bypass and gap-filling are crucial for genome integrity. A major damage tolerance pathway involves recombination and is referred to as template switch. Template switch intermediates were visualized by 2D gel electrophoresis in the proximity of replication forks as X-shaped structures involving sister chromatid junctions. The homologous recombination factor Rad51 is required for the formation/stabilization of these intermediates, but its mode of action remains to be investigated. By using a combination of genetic and physical approaches, we show that the homologous recombination factors Rad55 and Rad57, but not Rad59, are required for the formation of template switch intermediates. The replication-proficient but recombination-defective rfa1-t11 mutant is normal in triggering a checkpoint response following DNA damage but is impaired in X-structure formation. The Exo1 nuclease also has stimulatory roles in this process. The checkpoint kinase, Rad53, is required for X-molecule formation and phosphorylates Rad55 robustly in response to DNA damage. Although Rad55 phosphorylation is thought to activate recombinational repair under conditions of genotoxic stress, we find that Rad55 phosphomutants do not affect the efficiency of X-molecule formation. We also examined the DNA polymerase implicated in the DNA synthesis step of template switch. Deficiencies in translesion synthesis polymerases do not affect X-molecule formation, whereas DNA polymerase d, required also for bulk DNA synthesis, plays an important role. Our data indicate that a subset of homologous recombination factors, together with DNA polymerase d, promote the formation of template switch intermediates that are then preferentially dissolved by the action of the Sgs1 helicase in association with the Top3 topoisomerase rather than resolved by Holliday Junction nucleases. Our results allow us to propose the choreography through which different players contribute to template switch in response to DNA damage and to distinguish this process from other recombination-mediated processes promoting DNA repair. Vanoli F, Fumasoni M, Szakal B, Maloisel L, Branzei D (2010) Replication and Recombination Factors Contributing to Recombination-Dependent Bypass Citation: of DNA Lesions by Template Switch. PLoS Genet 6(11): e1001205. doi:10.1371/journal.pgen.1001205 Editor: James E. Haber, Brandeis University, United States of America Received March 8, 2010; Accepted October 13, 2010; Published November 11, 2010 Copyright: 2010 Vanoli et al. This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original author and source are credited.
Funding: This work was funded by the following sources: ERC 242928 (http://erc.europa.eu/index.cfm?fuseaction = page.display&topicID = 65); AIRC (https:// www.direzionescientifica.airc.it); FIRC fellowship Mario e Valeria Rindi (www.fondazionefirc.it). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.
* E-mail: dana.branzei@ifom-ieo-campus.it . These authors contributed equally to this work. ¤ Current address: Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, New York, New York, United States of America
across the lesion, and in such situations the bypass can occur either in error-free or in error-prone manners [3,4]. The other DDT mechanism copies the information from undamaged segments of the genome, usually in an error-free manner and is referred to as template switch [2,5–7]. The mechanism, mode of action and factors implicated in template switch remain largely unknown [2]. Since template switch refers to a damage bypass process that operates in an errorfree manner, it had been presumed to resemble and/or to involve recombination. Accordingly, distinct mechanisms involving recombination were proposed to account for template switch. One replication restart model of template switch, known also as the chicken foot model, proposes that the damage-bypass occurs at the site of fork stalling and involves pairing of the newly synthesized sister chromatids and replication fork regression [5,8,9]. The other
Introduction Proliferating cells are constantly exposed to DNA damage from both endogenous and exogenous sources. These DNA lesions can cause replication fork collapse and cell cycle arrest thereby posing a serious threat to genome integrity. To avoid the catastrophic consequences associated with fork demise, cells have evolved multiple mechanisms by which arrested or stalled replication forks can be rescued. These mechanisms are collectively referred to as DNA damage tolerance (DDT) mechanisms and involve factors belonging to two main repair pathways: the RAD52 homologous recombination (HR) and the RAD6/RAD18 post-replication repair (PRR) pathways [1,2]. The DDT mechanisms available in a cell are largely divided into two classes. One utilizes a combination of replicative and translesion synthesis (TLS) polymerases to replicate PLoS Genetics | www.plosgenetics.org
1
Diventare un ricercatore può essere lo sbocco ideale per chi ha la curiosità di capire come funziona il mondo. Oggi, nuove scoperte e tecnologie all’avanguardia hanno aperto opportunità interessanti nel mondo scientifico e, uno dei campi piÚ promettenti, è la ricerca nel settore delle biotecnologie. Ma come fare a inserirsi nel campo della ricerca? Ecco alcuni suggerimenti
• Non trascurare lo studio delle materie scientifiche. PLoS one titolo della rivista su cui è pubblicato
lo studio.
•
Open access significa “accesso libero� e
indica che l’articolo scientifico è a disposizione dei lettori, gratuitamente, online.
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Titolo riassume in modo chiaro l’argomento
•
e i risultati dello studio.
Autori chi ha contribuito alla ricerca. Il primo
è il ricercatore che ha condotto gli esperimenti, l’ultimo è chi ha supervisionato il lavoro.
•
Affiliazioni centri e istituti in cui lavorano
gli autori.
Abstract una sorta di riassunto dello studio.
9
Citazione codice con cui è possibile rintracciare
•
Una buona preparazione di base è importante per superare i test d’ingresso alle varie facoltĂ . Scegli un campo di studio che ti piace. Ăˆ molto piĂš semplice riuscire se si nutre un vero interesse per quello che si sta studiando! Scegli fin da subito una facoltĂ che ti permetta di seguire una laurea specialistica di buon livello. Non devi pianificare il tuo percorso universitario nei minimi dettagli ma è utile avere giĂ un’idea sulle possibili alternative. Per completare la tua formazione è importante ottenere un dottorato di ricerca (PhD). Spesso questo studio è sostenuto da borse di studio. Non trascurare di passare dei periodi all’estero, è fondamentale nella formazione di uno scienziato.
lo studio nelle banche dati.
Finanziamenti si esplicita chi ha finanziato
la ricerca.
All’interno l’articolo è strutturato in:
ILAB
Introduzione racconta le premesse da cui sono
partiti i ricercatori per formulare la loro ipotesi di lavoro.
Competing Interests: The authors have declared that no competing interests exist.
LAB
10
Materiali e metodi si descrivono tecniche e
metodologie utilizzate per condurre gli esperimenti.
Risultati e discussione si descrivono i
risultati ottenuti con gli esperimenti e le conclusioni a cui si arriva con la loro analisi.
Bibliografia è la lista degli articoli
usati per scrivere il lavoro.
November 2010 | Volume 6 | Issue 11 | e1001205
Ora che questa piccola avventura si è conclusa ne comincerò un’altra. Dana ha già in mente nuovi esperimenti e io tra un anno finirò il dottorato. E poi? Non lo so, forse rimarrò qui o forse andrò all’estero a fare altre esperienze. Ma una cosa è certa: non abbandonerò facilmente questa
VITA DA LAB!
11
to be continued...
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SCEGLI un esperimento che hai fatto a scuola, in laboratorio, a casa oppure seguendo le istruzioni trovate in questo fascicolo per estrarre il DNA genomico dalla banana. SCRIVI tu un articolo scientifico seguendo lo schema indicato in queste pagine: titolo, autori e abstract. Poi, ricorrendo all’aiuto del tuo libro di biologia, prova a elaborare anche l’introduzione, materiali e metodi, i risultati e la discussione. Se vuoi puoi corredare il tutto con delle fotografie da inserire nel testo. E mi raccomando: non dimenticare di completare l’articolo includendo la bibliografia e la sitografia!
pag.19
Hai visto l’articolo? Siamo tutti molto contenti...
E tu... CE L’HAI UNA VERA
DA 0 A 4 RISPOSTE CORRETTE
MENTALITÀ SCIENTIFICA? Usando le tue conoscenze e il buon senso, prova a rispondere alle domande riportate di seguito. Potrai scoprire se la ricerca scientifica potrebbe far parte del tuo futuro.
La mente razionale non è forse la caratteristica che ti contraddistingue e “scienze” non sembra essere la tua materia preferita. Tuttavia, con un impegno adeguato potresti riuscire a diventare un discreto ricercatore.
DA 5 A 9 RISPOSTE CORRETTE
Non sempre nel prendere una decisione analizzi tutte le informazioni in tuo possesso ma agisci d’impulso. Se vuoi diventare un bravo ricercatore devi imparare a usare meglio il metodo scientifico!
DA 10 A 14
Hai delle buone conoscenze scientifiche e, prima di rispondere, usi in modo appropriato le informazioni in tuo possesso. Se vuoi diventare uno scienziato... sei sulla strada giusta!
15 RISPOSTE CORRETTE
Complimenti! Hai una vera mentalità scientifica. Niente di meglio per diventare un ottimo scienziato!!
1 Chi ha inventato il metodo scientifico?
3 Un corpo immerso in un liquido, galleggia se:
a. Aristotele.
a. ha una densità minore di quella del liquido
b. Galileo Galilei
in cui è immerso.
c. Isaac Newton.
b. ha una densità minore di 1, che corrisponde
d. Albert Einstein.
alla densità dell’acqua. c. ha una massa minore di quella del
2 Qual è il numero di molecole contenute in una mole di sostanza? a. 6,022 x 102,3 b. 6,022 x 10230 c. 6,022 x 10-2,3 d. 6,022 x 10
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d. ha un volume minore di quello del liquido che è in grado di spostare.
4 In casa salta improvvisamente la luce. Che cosa fai? a. Ceni a lume di candela.
Soluzioni 1 b. 2 d. 3 a. 4 b. 5 c.
6 d. 11 c. 7 a. 12 a. 8 b. 13 d. 9 d. 10 c.
pag.20
liquido in cui è immerso.
b. Verifi chi se la luce delle scale funziona. c. Controlli il contatore in cantina. d. Telefoni all’azienda di distribuzione dell’elettricità.
5 Nel 1953 Alfred Hershey e Martha Chase dimostrarono che il materiale genetico è costituito da DNA e non da proteine. Per i loro esperimenti usarono degli isotopi radioattivi del fosforo e dello zolfo perché a. i virus utilizzati nell’esperimento potevano facilmente nutrirsi di alimenti contenenti questi isotopi. b. all’epoca dell’esperimento era difficile reperire isotopi radioattivi di altri elementi. c. le proteine contengono zolfo ma non fosforo,
9 In base a quale proprietà fisica vengono separati i corpi e le molecole in una centrifuga? a. La massa. c. La grandezza. b. Il peso.
d. La densità.
10 Nelle piante avviene: a. la fotosintesi. b. la respirazione cellulare. c. la fotosintesi e la respirazione cellulare. d. nessuno dei due processi.
mentre il DNA contiene fosforo ma non zolfo. d. le proteine contengono fosforo ma non zolfo, mentre il DNA contiene zolfo ma non fosforo.
6 Se non esistessero i processi di fermentazione,con quale dei seguenti alimenti potresti ugualmente continuare a nutrirti? a. Yogurt.
c. Vino.
b. Pane.
d. Miele.
7 Per osservare i dettagli di un mitocondrio devi usare: a. il microscopio elettronico.
11 La DNA polimerasi è: a. un enzima caratteristico dei lieviti. b. una struttura del DNA genomico. c. l’enzima che catalizza la polimerizzazione del DNA. d. un enzima usato nella PCR.
12 In un laghetto ci sono delle ninfee. Ogni giorno raddoppiano l’area occupata cosicché dopo dieci giorni il laghetto è completamente rivestito. Dopo quanti giorni era pieno per metà? a. Nove.
b. Sette.
c. Cinque.
d. Due.
b. il microscopio ottico. d. un microscopio qualsiasi.
8 In quale dei seguenti luoghi geografici la tua ombra sarà più corta?
13 Se osservi una matita immersa in un bicchiere d’acqua sembra spezzata. Responsabile di questo fenomeno è: a. la diffrazione della luce. b. la luce che attraversa il vetro del bicchiere.
a. Al Polo Nord.
c. Al Polo Sud.
c. l’effetto ottico sulla retina.
b. All’Equatore.
d. Al Tropico del Cancro.
d. la rifrazione della luce.
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c. il microscopio stereoscopico.
Vuoi provare una VITA DA LAB? Workshop, concorsi, lezioni e materiali per la LIM: sono tantissime le attività ideate da IFOM e linx per avvicinare la ricerca al mondo della scuola.
pag.22
Da anni l’IFOM ha affiancato all’attività di ricerca un intero settore che si occupa di comunicazione e divulgazione della scienza, il cui interlocutore principale è la scuola secondaria (di primo e secondo grado) con i suoi studenti e docenti. Particolare l’approccio adottato da IFOM, che si impegna a coinvolgere direttamente gli utenti perché aiutino gli esperti a elaborare nuove strategie ed esperienze didattiche per arricchire il percorso scolastico. Nella visione di IFOM, infatti, i docenti non sono solo i destinatari delle iniziative di aggiornamento e formazione, ma sono anche importanti collaboratori, coloro che conoscono a fondo la realtà scolastica con i suoi effettivi bisogni. Il contatto con la ricerca avvicina gli insegnanti al circuito della ricerca scientifica, stimolando il docente a diventare egli stesso “ricercatore” in prima persona e, successivamente, formatore per i propri colleghi. Oltre a questo, sono previste anche attività per gli studenti: vere e proprie full immersion nel mondo della ricerca biologica avanzata durante le quali i ragazzi hanno l’opportunità di mettere le mani su tecniche e strumenti usati ogni giorno dai “veri” ricercatori. Inoltre, con il progetto studente-ricercatore, c’è la possibilità per chi frequenta il penultimo anno della scuola secondaria di secondo grado, di trascorrere un periodo di due settimane nei laboratori del centro di ricerca. Per info: www.ifom-firc.it/ifomperlascuola Linx, con la sua esperienza pluriennale nella progettazione e produzione di materiale didattico scientifico, si presenta come una risorsa altamente qualificata per intraprendere e approfondire lo studio delle scienze naturali. Oltre ai testi dedicati alle scuole secondarie di secondo grado e al materiale di approfondimento disponibile online, Linx propone molte altre risorse per studenti e insegnanti. Un esempio sono i laboratori virtuali con cui è possibile progettare e realizzare esperimenti scientifici. Grazie all’interfaccia tridimensionale, estremamente realistica, è possibile simulare un gran numero di attività che si svolgono normalmente nei laboratori di biologia, chimica e fisica. Sul sito linxedizioni.it, inoltre, è possibile consultare e scaricare materiali didattici e la rivista Linx Magazine. Fra ottobre 2011 e febbraio 2012, nelle maggiori città italiane, si svolgerà il progetto Campus organizzato da Linx: delle giornate di formazione che includono un seminario in un laboratorio di ricerca, la presentazione del laboratorio virtuale di biologia e un workshop sull’uso in classe del LIMbook. Tutte le info su: www.linxedizioni.it
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Responsabile editoriale Progettazione e stesura dei testi Progettazione grafica e impaginazione Redazione Fotocomposizione Ricerca iconografica Controllo tecnico-grafico e controllo di qualità Copertina Immagini di copertina
Maria Grazia Guanziroli Tullia Costa Debora Di Leo Cinzia Mauri Garon, Cremona Tullia Costa Emiliano Biondo Debora Di Leo Patrizia Ferreri
Le foto che illustrano questo fascicolo sono di Patrizia Ferreri. Si ringraziano Assunta Croce ed Elena Bauer, di IFOM, per il supporto alla progettazione e organizzazione. Si ringrazia Valentina Murelli per avere partecipato all’avvio di questo progetto. Si ringraziano Marco Fumasoni, Dana Branzei e il suo gruppo di lavoro per la disponibilità con cui hanno collaborato alla realizzazione di questo fascicolo. Le fotografie del Beatson Institute di Glasgow (p.16) per gentile concessione di Reiach and Hall architects (© P. Zanre). Le foto della conferenza di Glasgow (pp. 16-17) dal sito http://www.beatson.gla.ac.uk/component/option,com_joomgallery/Itemid,192
Per i passi antologici, per le citazioni, per le riproduzioni grafiche, cartografiche e fotografiche appartenenti alla proprietà di terzi, inseriti in quest’opera, l’editore è a disposizione degli aventi diritto non potuti reperire nonché per eventuali non volute omissioni e/o errori di attribuzione nei riferimenti. È vietata la riproduzione, anche parziale o a uso interno didattico, con qualsiasi mezzo, non autorizzata. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15% di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall’art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941 n. 633. Le riproduzioni effettuate per finalità di carattere professionale, e conomico o commerciale o comunque per uso diverso da quello personale possono essere effettuate a seguito di specifica autorizzazione rilasciata da: AIDRO Corso di Porta Romana n. 108 20122 Milano e-mail segreteria@aidro.org sito web www.aidro.org
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Anno
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pag.23
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VITA DA
LAB
Linx, marchio editoriale di Pearson Italia specializzato nelle discipline scientifiche per la scuola secondaria di secondo grado, dalla sua nascita ha l’obiettivo di dialogare con studenti e insegnanti per collegare lo studio delle scienze con quanto avviene fuori dalla scuola, nei centri di ricerca e nel mondo del lavoro. IFOM, Istituto FIRC di Oncologia Molecolare, da anni affianca alla ricerca scientifica un programma didattico destinato a docenti e studenti delle scuole secondarie. VITA DA LAB è il resoconto di un percorso di ricerca attraverso i suoi protagonisti: un gruppo di giovani ricercatori dell’IFOM, uno degli istituti di eccellenza del nostro paese. A guidare il lettore sono gli step del metodo scientifico, che sono anche le tappe che Marco, il protagonista della storia, deve via via raggiungere per arrivare al suo traguardo. Questa pubblicazione si rivolge a studenti e insegnanti interessati a scoprire che cosa avviene realmente “dietro le quinte” dei grandi istituti di ricerca. VITA DA LAB è un oggetto ricco di spunti per ampliare e approfondire gli argomenti di biologia affrontati in classe e rappresenta un punto di partenza per chi, in futuro, volesse orientarsi verso questo settore del sapere. Vita da Lab fa parte del progetto CAMPUS di Linx, dedicato agli studenti del quinto anno della scuola secondaria di secondo grado. Il progetto, realizzato in collaborazione con istituzioni universitarie e centri di ricerca, propone materiali cartacei e digitali mirati alla preparazione dell’Esame di Stato e all’ingresso degli studenti nel mondo dell’università.
CAMPIONE GRATUITO FUORI COMMERCIO Fuori campo IVA (DPR 26710/1972, n. 633, art. 2, lett. d)
VITA DA
LAB
UNA UNITÀ DIDATTICA IN PRESA DIRETTA DAL MONDO DELLA RICERCA