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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
DINAMICA CONFORMAZIONALE DELLE PROTEINE; SACCARIDI E GEL DI SILICE; EMOPROTEINE; CENTRO DI REAZIONE; LIPOSOMI; AFFOLLAMENTO E CONFINAMENTO MACROMOLECOLARE; BIOPRESERVAZIONE; TECNICHE SPETTROSCOPICHE STATICHE E RISOLTE NEL TEMPO; SIMULAZIONI DI DINAMICA MOLECOLARE

PROPRIETA' DINAMICHE STRUTTURALI E FUNZIONALI DI PROTEINE IN SISTEMI NON-LIQUIDI CONTENENTI ACQUA RESIDUA: ACCOPPIAMENTO CON LA MATRICE ESTERNA

Università degli Studi di Palermo
Abstract
L'affollamento macromolecolare è un fattore rilevante nei processi biologici. Studi a livello molecolare direttamente su sistemi in vivo sono spesso difficilmente realizzabili a causa della loro eccessiva complessità. Si rende quindi necessario lo studio della funzione, struttura e dinamica di macromolecole biologiche in sistemi non-liquidi contenenti acqua, che approssimino la condizione di non idealità dei sistemi reali. La ricerca si articolerà lungo le seguenti linee:
1. Proprietà strutturali e dinamiche del sistema soluto-solvente in assenza di proteine
Saranno studiate proprietà di sistemi non ideali, per soluti a basso ed alto peso molecolare, attraverso scattering quasielastico di neutroni e Raman, e spettroscopia FTIR, variando la concentrazione e la temperatura. Sarà rivolta particolare attenzione alla banda d'associazione dell'acqua, un marker che si è rivelato determinante per mostrare l'accoppiamento proteina-matrice in sistemi di carbossi-mioglobina (MbCO)-trealosio-acqua.
2. Effetti dell'inglobamento in matrici di saccaridi sulla struttura/dinamica di proteine
Saranno studiate le cinetiche del trasferimento elettronico nel Centro di Reazione (CR) da Rhodobacter sphaeroides in matrici di differenti zuccheri. Si esaminerà poi la cinetica di ricombinazione in matrici di trealosio utilizzando i CR purificati da 10 mutanti. Tramite misure di spettroscopia d'assorbimento di raggi X si studierà la struttura intorno all'atomo di Fe nel CR >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Lorenzo CORDONE Università degli Studi di PALERMO
Obiettivo del Programma di Ricerca
Obiettivo del progetto di ricerca è la caratterizzazione della funzione, struttura e dinamica di macromolecole biologiche inglobate in matrici non-liquide contenenti acqua. Questi sistemi approssimano, in vitro, la condizione di non idealità dei sistemi reali, in cui l'affollamento ed il confinamento macromolecolare giocano un ruolo rilevante nei processi biochimici.
Obiettivo dello studio di sistemi soluto-acqua, in assenza di macromolecole, in funzione della composizione e della temperatura, è l'identificazione dei parametri che caratterizzano le proprietà del mezzo di sospensione delle macromolecole biologiche, in assenza delle medesime. Lo studio, effettuato tramite tecniche spettroscopiche e simulazioni ab initio Density Functional, costituisce il primo passo per la comprensione del comportamento delle macromolecole biologiche, in soluzioni non ideali. Particolare attenzione sarà rivolta alla cosiddetta banda d'associazione dell'acqua, marker importante del sistema soluto-solvente per lo studio dell'accoppiamento proteina-matrice, che sarà studiata in sistemi zucchero-acqua e sali cosmotropi o caotropi, mediante spettroscopia FTIR, NIR e simulazioni ab initio al livello Density Functional. Ciò permetterà di ricavare informazioni sulle sottobande della banda d'associazione in relazione ai differenti microambienti dell'acqua, e sulla relazione con le altre bande vibrazionali dell'acqua.
Studi sulla MbCO inglobata in matrici di zuccheri hanno rivelato come >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
All'interno delle cellule macromolecole quali acidi nucleici, proteine, polisaccaridi, etc., occupano una frazione notevole del volume (circa il 30-40%) [1]. Ciò fa sì che, in vivo, i processi biologici avvengono in condizioni di affollamento macromolecolare, che costituisce un fattore rilevante nel determinare la dinamica, la struttura, l'attività e la stabilità delle biomolecole [2]. Al contrario, la maggior parte delle conoscenze sui processi biologici è stata acquisita tramite lo studio, in vitro, di soluzioni acquose a bassa concentrazione di macromolecole. Pertanto, la comprensione dei processi in vivo non può essere ottenuta da un'estrapolazione diretta del comportamento dei processi macromolecolari in vitro, poiché ciò può condurre ad interpretazioni non corrette. È noto ad esempio come la polimerizzazione di piccole proteine sia notevolmente amplificata dalla presenza di alte concentrazioni di osmoliti [3]. Questo comportamento non può essere spiegato tramite modelli basati sulla stabilizzazione dei complessi mediata dagli osmoliti poiché tali modelli, nonostante tengano conto sia delle proprietà fisico-chimiche delle interazioni fra molecole (come ottenute da studi in vitro) sia di fattori come il volume escluso, in realtà sottostimano o sovrastimano la stabilità dei complessi. Ciò ha di recente portato a suggerire come la non-idealità termodinamica, che deriva dal comportamento della componente maggioritaria (solvente) in condizioni di affollamento >>>