Calcolo Scientifico e Big Data

Utilizziamo calcolo parallelo e basato su GPU per l’analisi di diversi problemi. In particolare, sviluppiamo codici paralleli ottimizzati per la simulazione Monte Carlo di dinamiche con variabili continue, la dinamica di popolazioni per Belief Propagation e per metodi di cavita’ su grafi aleatori, e per la massimizzazione della Pseudolikelihood.

Algoritmi. Siamo interessati allo sviluppo di tecniche computazionali efficienti ispirate dalla meccanica statistica dei sistemi disordinati per problemi di inferenza e ottimizzazione da grandi database sperimentali, specialmente relativi a sistemi biologici complessi. Fra le applicazioni rilevanti figurano l’analisi dell’espressione genica da dati a singola cellula, lo studio delle leggi di conservazione cinetiche e termodinamiche in reti biochimiche e metaboliche cellulari, la variabilita’ evolutiva di sequenze di proteine, lo studio della variabilita’ cellula-cellula in popolazioni batteriche a livello fisiologico (rates di crescita) e molecolare, e l’inferenza di reti complesse di interazione (proteina-proteina, proteina-DNA e RNA-RNA) da dati genomici e/o termodinamici. Lavoriamo inoltre sullo sviluppo di modelli multi-scala per l’ingegneria metabolica di organismi unicellulari e la simulazione su larga scala di tessuti umani.

 

Simulazioni biofisiche: Competizione molecolare sui recettori. Molti processi biologici si basano sull’interazione tra un recettore e varie molecole partner che si possono legare a questo. Per chiarire queste interazioni, gli esperimenti ‘in vitro’ solitamente analizzano il recettore in presenza di un’altra singola molecola. Tuttavia, i meccanismi ‘in vivo’ sono molto più complessi e possono esserci fenomeni di competizione tra diversi partner molecolari per lo stesso recettore, oppure tra differenti molecole dello stesso tipo che potrebbero associarsi in più regioni distinte dello stesso recettore secondo varie modalità di legame. Simulazioni al calcolatore possono aiutare ad una mappatura sistematica delle varie possibili combinazioni.

Facilities and Labs

S.Li.M. Lab @ Roma

People

Andrea_DeMArtinoAndrea

De Martino

Ricercatore CNR

Bruno_RizzutiBruno

Rizzuti

Ricercatore CNR

leuzziLuca

Leuzzi

Ricercatore CNR

fabrizioantenucci_postdocFabrizio

Antenucci

PostDoc Associato

alessiamarruzzo_postdocAlessia

Marruzzo

PostDoc Associato

Publications

  1. S. Evoli, D.L. Mobley, R. Guzzi, B. Rizzuti, Multiple binding modes of ibuprofen in human serum albumin identified by absolute binding free energy calculations, bioRxiv, 8, 1-27, (2016) doi:10.1101/068502.
  2. Regularization and decimation pseudolikelihood approaches to statistical inference in XY-spin models, P Tyagi, A Marruzzo, A Pagnani, F Antenucci, L Leuzzi, Physical Review B 94, 024203 (2016), Doi: 10.1103/PhysRevB.94.024203.
  3.  Multi-body quenched disordered XY and p-clock models on random graphs. A Marruzzo, L Leuzzi, Physical Review B 93, 094206 (2016) Doi: 10.1103/PhysRevB.93.094206.
  4.  M Mori, T Hwa, OC Martin, A De Martino and E Marinari. Constrained Allocation Flux Balance Anal- ysis. PLoS Comp Biol 12:e1004913 (2016) Doi: 10.1371/journal.pcbi.1004913
  5. A Martirosyan, M Figliuzzi, E Marinari and A De Martino. Probing the limits to microRNA-mediated control of gene expression. PLoS Comp Biol 12: e1004715 (2016) Doi: 10.1371/journal.pcbi.1004715
  6. Nonlinear XY and p-clock models on sparse random graphs: Mode-locking transition of localized waves, A Marruzzo, L Leuzzi, Physical Review B 91, 054201 (2015) Doi: 10.1103/PhysRevB.91.054201
  7. Statistical mechanical theory of mode-locked multimode lasers in closed cavity: determination of thresholds, spectra, pulse phase delays and pulse correlations. F Antenucci, M Ibanez Berganza, L Leuzzi, Phys. Rev. A 91, 043811 (2014) Doi:.10.1103/PhysRevA.91.043811
  8. D De Martino, F Capuani and A De Martino. Inferring metabolic phenotypes from the exometabolome through a thermodynamic variational principle. New J Phys 16: 115018 (2014) Doi: 10.1088/1367-2630/16/11/115018
  9. A De Martino, D De Martino, R Mulet and A Pagnani. Identifying all moiety conservation laws in genome-scale metabolic networks, PLoS ONE 9:e100750  (2014)  Doi: 10.1371/journal.pone.0100750
  10. A Seganti, F Ricci Tersenghi and A De Martino. Searching for feasible stationary states in reaction net- works by solving a Boolean constraint satisfaction problem. Phys Rev E 89:022139 (2014) Doi: 10.1103/PhysRevE.89.022139

Other selected publications

  1. FA Massucci, M DiNuzzo, F Giove, B Maraviglia, I Perez Castillo, E Marinari and A De Martino. Energy metabolism and glutamate-glutamine cycle in the brain: a stoichiometric modeling perspective. BMC Sys Biol 7:103 (2013) Doi: 10.1186/1752-0509-7-103
  2. D De Martino, F Capuani, M Mori, A De Martino and E Marinari. Counting and correcting thermody- namically infeasible flux cycles in genome-scale metabolic networks. Metabolites 3:946 (2013) Doi: 10.3390/metabo3040946
  3. FA Massucci, F Font Clos, A De Martino and I Perez Castillo. A novel methodology to estimate metabolic flux distributions in constraint-based models. Metabolites 3:838 (2013) Doi: 10.3390/metabo3030838
  4. A Seganti, A De Martino and F Ricci Tersenghi. Boolean constraint satisfaction problems for reaction networks. J Stat Mech P09009 (2013) Doi:10.1088/1742-5468/2013/09/P09009
  5. D De Martino, M Figliuzzi, A De Martino and E Marinari. A scalable algorithm to explore the Gibbs energy landscape of genome-scale metabolic networks. PLoS Comp Biol 8:e1002562 (2012) Doi: 10.1371/journal.pcbi.1002562

Latest News

DIAGNOSTICS OF BRAIN DISEASES VIA STEM CELLS

 01 luglio 2019 - ore 14:15

 

Cnr Nanotec Lecce

 

Realizzato nell'ambito delle attività del progetto "TecnoMed Puglia - Tecnopolo per la medicina di precisione", il meeting è dedicato allo studio delle malattie neurodegenerative: dai nuovi biomarcatori alle piu recenti modellizzazioni, per una migliore comprensione dei meccanismi di base e quindi per lo sviluppo di terapie sempre più ritagliate sul singolo paziente.

EIT RawMaterials Roadshow

21 giugno 2019 ore 09:00 – 15:00

   

Lecce, Aula Fermi Edificio Aldo Romano, Campus Ekotecne, Via Lecce-Monteroni

   

Farà tappa a Lecce il prossimo 21 giugno, presso l’Aula Fermi dell’edificio IBIL all’interno del Campus Ecotekne, l’EIT RawMaterials, la piattaforma per il sostegno all’innovazione finanziata dall’Istituto Europeo di Innovazione e Tecnologia (EIT).

   

L’EIT ha creato le cosiddette KIC – Knowledge Innovation Community, comunità che mirano alla promozione dell’innovazione e della formazione in Europa in settori cruciali, sostenendo l’imprenditorialità e favorendo il passaggio di nuove idee dalla fase di incubazione al mercato.

 

La EIT RawMaterials si impegna ad affrontare la sfida globale dell’approvvigionamento delle materie prime in Europa attraverso programmi e progetti che mirano allo sviluppo di tecnologia nell’intera catena di valore delle materie prime: dall’esplorazione delle risorse, all’industria mineraria, dai processi metallurgici alla sostituzione delle materie prime critiche o tossiche, dal riciclo dei materiali dei prodotti a fine vita sino alla progettazione di prodotti per l’economia circolare. Nell’ambito dei programmi di sviluppo a livello regionale, la EIT RawMaterials ha creato un Hub nella Regione Puglia coordinato da ENEA, al fine di incrementare il coinvolgimento degli ecosistemi locali nelle attività della KIC e del suo partenariato.

 

Il MedinHub avrà inoltre l’obiettivo di raggiungere nuove organizzazioni e promuovere la partecipazione delle industrie e delle PMI più innovative, nonché il coinvolgimento delle prestigiose università e centri di ricerca dell’area.

 

Link per la registrazione:

https://www.lyyti.in/EIT_RawMaterials_Roadshow__Lecce_9500

NanoInnovation 2019

Il Cnr Nanotec è tra i protagonisti di “NanoInnovation 2019", la manifestazione organizzata dall’Associazione italiana per la ricerca industriale (Airi) e dall’Associazione Nanoitaly, ospitata a Roma dall’11 al 14 giugno. Rivolta a ricercatori, imprenditori, industrie, enti di ricerca, NanoInnovation 2019 si propone come la più importante conferenza sulle nanotecnologie e le tecnologie abilitanti in Italia.

 

Il programma dettagliato dell’evento è disponibile al linkhttp://www.nanoinnovation2019.eu/

Tra i partecipanti del Cnr Nanotec:

- Clara Guido, “Non-viral gene delivery using polymeric NPs”;

- LucaLEUZZI, “Overview del progetto ATOM”;

- AlessiaCEDOLA, “La tomografia X e le sue applicazione: dai beni culturali all'industria elettronica”;

- FrancescoMATTEUCCI, “Nanodispositivi per il fotovoltaico integrato”;

- Giuseppe Valerio Bianco, “Chemical strategies to improve CVD graphene’s functionalities in technological applications”