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PROGRAMMA DI RICERCA 2005

italiano - english
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Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MECCANICA STATISTICA; RIPEIEGAMENTO DELLE PROTEINE; AGGREGAZIONE DI PROTEINE; FIBRILLE AMILOIDI; STATI DI TRANSIZIONE; MECCANISMI CINETICI; STATI DENATURATI; PROPRIETÀ ELEASTICHE DELLE PROTEINE; PROFILI DI ENERGIA LIBERA

APPROCCIO TEORICO-SPERIMENTALE AGLI STATI NON-NATIVI DELLE PROTEINE: FORMAZIONE DI FIBRILLE AMILOIDI, PROTEINE DISORDINATE E DENATURATE

Università degli Studi di Padova
Abstract
Capire il processo con il quale le proteine si ripiegano nel loro stato nativo e' l'essenza stessa della moderna biologia cellulare e molecolare.
Come fa una catena non strutturata di ammino-acidi , priva di ogni attività biologica, a ripiegarsi in una ben definita struttura tridimensionale (lo stato nativo) perfettamente funzionante ? Capire il protein folding implica decifrare la seconda metà del codice genetico ovvero i complessi meccanismi che sono necessari per la conversione di una sequenza unidimensionale di amino acidi in una attività biologica.
La presenza di svariate catene proteiche può indurre un folding non corretto (misfolding) che porta alla formazione di aggregati non solubili, le fibrille amiloidi, che sono coinvolte in molte terribili malattie. I meccanismi di aggregazione e la struttura stessa degli amiloidi sono molto poco conosciute e qualsiasi nuova scoperta in questo campo può portare a cruciali aiuti nello sviluppare nuove strategie mediche e farmaceutiche. Altri aspetti non nativi delle proteine, come la struttura degli stati denaturati e le proteine intrinsecamente non strutturate possono nascondere importanti informazioni per svelare il problema del folding.
I più recenti sviluppi dei mezzi di calcolo hanno permesso di ipotizzare una analisi numerica realistica di situazioni nelle quali tutti i gradi di libertà di piccole proteine e del solvente vengano tenuti in considerazione per tempi sufficientemente lunghi. Tuttavia >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Amos MARITAN Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'argomento di ricerca comune di questo gruppo di ricerca e' il problema del ripiegamento delle proteine. I risultati di questi studi potrebbero avere applicazioni in molti campi della biochimica, della medicina e della biotecnologia.
Negli ultimi anni, grazie ai grandi sviluppi della biotecnologia, c'e' stato un incredibile aumento nel numero delle sequenze proteiche determinate e rese disponibili alla comunità scientifica. Queste informazioni, tuttavia, non sono sufficienti per capire il ruolo di queste molecole all'interno della cellula, poiché è noto che la funzione della proteina è strettamente legata alla sua struttura tridimensionale. Attualmente, solo l'un per cento delle strutture corrispondenti a sequenze note e' stato risolto ed il numero di sequenze note cresce ad una velocità superiore rispetto a quello delle strutture.
La conoscenza del processo di folding darebbe anche utili informazioni su come trattare alcune malattie, quali l'Alzheimer, la fibrosi cistica, il morbo di Creutzfeld-Jacob. In tutti questi casi, la cellula viene danneggiata dalla formazione di aggregati non solubili chiamati fibrille amiloidi, che nascono dalla aggregazione di proteine mal ripiegate. L'impatto sociale di queste malattie è enorme: sintomatico il caso dell'Alzheimer che colpisce l'un per cento della popolazione sopra i sessantacinque anni e la metà della popolazione sopra gli ottantacinque.
Negli ultimi anni si è cominciato a pensare che lo studio di queste >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Il funzionamento degli organismi biologici si basa sul comportamento di migliaia di differenti proteine, la cui funzione è strettamente legata alla loro struttura tridimensionale. Una proteina è una catena lineare formata da una particolare sequenza di unità monometriche, dette ammino-acidi. Questa sequenza e' codificata nei genomi degli organismi. I recenti processi di decodificazione sequenziando i genomi hanno permesso la quasi completa decodificazione di tutte le sequenze presenti negli organismi. Il prossimo passo in questo campo emergente di ricerca potrebbe essere il NIH (Iniziativa per la struttura delle proteine: http://www.nigms.nih.gov/psi) il cui scopo è quello di rendere disponibile la struttura a livello atomico della maggior parte delle sequenze conosciute. Auspicabilmente, la completa determinazione della struttura di proteine che sono rappresentative di una data famiglia potrà aiutare la determinazione di tutte le sequenze omologhe. Questo può essere visto come un compresso tra la necessità di una completa caratterizzazione delle strutture e la difficoltà a capire il processo (protein folding) attraverso il quale la proteina raggiunge il suo stato nativo. In effetti il problema del protein folding è tuttora una delle più affascinati sfide della biologia molecolare.

Le unità di ricerca coinvolte in questo progetto (Bari, Firenze, Padova, Roma e Venezia) e quelle che con loro collaborano molto strettamente (Cambridge (Prof. Dobson), Lausanne >>>