Vai al contenuto| Home page|

   Ti trovi in: HOME »Programmi, progetti e risultati »I progetti »PRIN - Programmi di ricerca di Rilevante Interesse Nazionale»Programma di ricerca
INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
Abbruzzetti S., Grandi E., Viappiani C., Bologna S., Campanini B., Roboni S., Bettati S., Mozzarelli A. J.Amer.Chem.Soc. 127, 626 (2005).

Anfinsen C. and Scheraga H.Adv.Prot.Chem. 29, 205(1975).

Baldini G., Cannone F., Chirico G. Science, 309, 1096 (2005).

Becker O. M. and Karplus M. J. Chem. Phys. 106, 1495 (1997).

Bettati S., Piselli B., Campanini B., Viappiani C., Mozzarelli A. In Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology. (ed. H.S. Nalwa). 81 (2004) American Scientific Publishers, Stevenson Ranch.

Bryngelson J. D. and Wolynes P.G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 84, 7524 (1987).

Bryngelson J. D. and Wolynes, P. G. J. Phys. Chem. 93, 6902 (1989).

Bryngelson J.D., Onuchic J.N., Socci N.D., Wolynes P.G. Proteins: Struct., Funct. Genet. 21, 167 (1995).

Campanini, B., Bologna S., Cannone F., Chirico G., Mozzarelli A., Bettati S Protein Science, 14, 1125 (2005).

Cannone F, Caccia M., Bologna S., Diaspro A. and Chirico G Micr.Res.Tech. 65,186 (2004)

Cannone F., Bologna S., Campanini B., Diaspro A., Bettati S., Mozzarelli A. and Chirico G. Biophy. J .89, 2033 (2005).

Chirico G., Cannone F., Beretta S., Diaspro A., Campanini B., Bettati S., Ruotolo R. and Mozzarelli A. Protein Science, 11, 1152 (2002).

Chirico G, Cannone F, Baldini G, Diaspro A Biophys. J. 84, 588 (2003a)

Chirico G, Cannone F, Diaspro A, J Phys. D Appl. Phys. 36,1682 (2003b).

Cormack B.P., Valdivia R.H., Falkow S. Gene 173, 3 (1996).

Case D.A. and Karplus M. J. Mol. Biol. 132, 343 (1979).

Chan H. S. and Dill K. A. J. Chem. Phys. 100, 9238 (1994).

Chattoraj M., King B. A., Bublitz G. U., Boxer S. G. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A 93, 8362 (1996).

Creemers T. M.,. Lock A. J, Subramaniam V., Jovin T. M., Volker S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 97, 2974 (2000).

Cubitt A. B., Heim R., Adams S. R., Boyd A. E., Gross L. A., Tsien R. Y. Trends Biochem Sci. 20,448 (1995).

Daura X., Jaun B., Seebach D., Gunstern W.F. and Mark A.E. J.Mol.Bio. 280, 925 (1998).

Deniz A.A., Laurence T.A., Beligere G.S., Dahan M., Martin A.B., Chemla D.S., Dawson P.E., Schultz P.G., Weiss S. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 97, 5179 (2000).

Deniz A.A., Laurence T.A., Dahan M., Chemla D.S., Schultz P.G., Weiss S. Ann.Rev.Phys.Chem. 52, 233 (2001).

Deschenes L.A., Vanden Bout D.A. Chem. Phys. Lett. 365, 387 (2002).

Diaspro A., Chirico G, Federici F, Cannone F, Beretta S., Robetto M. Olivini F., Ramoino P. J. Biomed. Opt. 6, 300 (2001).

Diaspro A., Chirico G., Collini M. Quart.Rev.BioPh.1 (2006).

Dickson R. M., Cubitt A. B., Tsien R. Y. and Moerner W. E. Nature 388, 355 (1997).

Dill K.A. and Chan H.S. Nat. Struct. Biol. 4, 9 (1997).

Elber K. and Karplus M. J. Am. Chem. Soc. 112, 9161 (1990).

Edman L., Mets U., and Rigler R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 93, 6710 (1996).

Eggers D.K., Valentine J.S. Protein Science. 10, 250 (2001).

Englander S. W. and Mayne L. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 21, 243 (1992).

Frauenfelder H., Parak F., Young R.D. Ann.Rev.Biopys.Biopys.Chem. 17, 451 (1988).

Frauenfelder H., Sligar S.G. and Wolynes P.G. Science 254, 1598 (1991).

Frauenfelder H., and McMahon B.H. in Single Molecule Spectroscopy, eds. Rigler, R., Orrit, M. & Basché, T. (Springer, Berlin), 257 (2001)

Frauenfelder H., McMahon B.H., Austin R.H., Chu K. and Groves J.T. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 2370 (2001b)

Gruebele M. C. R. Biologies 328, 701 (2005).

Ha T.J., Ting A.Y., Liang J., Caldwell W.B., Deniz A.A., Chemla D.S., Schultz P.G., Weiss S.. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96, 893 (1999).

Haupts U., Maiti S., Schwille P., Webb W. W. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95, 13573 (1998).

Haustein E. and Schwille P. Current Opinion in Structural Biology 14, 531 (2004).

Heim R., Cubitt A. B., Tsien R.Y. Nature. 23, 663 (1995).

Holman M. W., Liu R. and Adams D. M. J. Am. Chem. Soc.125, 12649 (2003).

Hofmann C., Aartsma T.J., Michel H. and Kohler J. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 100,15534 (2003).

Jia Y.W., Talaga D.S., Lau W.L., Lu H.S., DeGrado W.F. Hochstrasser R.M..Chem.Phys. 247, 69 (1999).

Klimov D.K., Newfield D. and Thirumalai D. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 99, 8019 (2002).

Kuzmenkina E.V., Heyes C.D., Nienhaus G.U. J. Mol. Biol. 357, 313 (2006).

Kuczera K., Kuriyan J., and Karplus M. J. Mol. Biol. 213, 351 (1990).

Leopold P. E., Montal M. and Onuchic J. N. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89, 8721 (1992).

Lipman E.A., Schuler B., Bakajin O., Eaton W.A. Science 301, 1233 (2003).

Lu H. P., Xun L. and Xie X. S. Science 282, 1877 (1998).

Ma J., Huo S., and Straub J.E. J. Am. Chem. Soc. 119 2541 (1997).

Mallik, R., Udgaonkar, J.B., and Krishnamoorthy, G. Proc. Indian Acad. Sci. (Chem. Sci.) 115, 307 (2003).

Mei E., Tang J.Y., Vanderkooi J.M., Hochstrasser R.M., J.Am.chem.Soc. 125, 2730 (2003).

Moerner W. E. Acc. Chem. Res. 29, 563 (1996).

Moerner W.R. and Orrit M. Science 283, 1670 (1999).

Onuchic J. N., Luthey-Schulten Z. and Wolynes, P. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 48, 539 (1997).

Saxena, A.M., Udgaonkar, J.B., Krishnamoorthy, G. Protein Science 14, 1787 (2005).

Scharnagl C., Raupp-Kossmann R., Fischer S. F. Biophys J. 77, 1839 (1999).

Schuler B., Lipman E.A., Eaton W.A. Nature 419, 743 (2002).

Schulze B.A. and Evanseck J.D. J. Am. Chem. Soc. 121, 6444 (1999).

Shen C.Y., Kostic N.M. J. Am. Chem. Soc. 119, 1304 (1997).

Straub J.E. and Karplus M. Chem. Phys. 158, 221 (1991).

Tsien R.Y. Annu. Rev. Biochem. 67, 509 (1998).

Wang J., Onuchic J. N. and Wolynes P. G. Phys. Rev. Lett. 76, 4861 (1996).

Wang J. J. Chem. Phys. 118, 952 (2003).

Weber W., Helms V., McCammon J. A., Langhoff P. W. Proc. Natl. Acad. Sci U.S.A. 96, 6177 (1999).

Wolynes P. G., Onuchic J. N. and Thirumalai D. Science 267, 1619 (1995).

Viappiani C,, Bettati S., Bruno S., Ronda L., Abbruzzetti S., Mozzarelli A., Eaton W.A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 101, 14414 (2004).

Zimmer M.. Chem. Rev. 102, 759 (2002).


Zhuang X. Science 288, 2048 (2000).
Parole Chiave
SINGOLA MOLECOLA, GREEN FLUORESCENT PROTEIN, SOTTOSTATI CONFORMAZIONALI, DINAMICA FUNZIONALE DI PROTEINE, FOLDING E UNFOLDING, ENERGIA LIBERA CONFORMAZIONALE, INCAPSULAZIONE IN GEL DI SILICE, FLUORESCENZA, DICROISMO CIRCOLARE

SOTTOSTATI CONFORMAZIONALI E PERCORSI DI FOLDING-UNFOLDING NELLA GREEN FLUORESCENT PROTEIN: STUDIO SPERIMENTALE E TEORICO ALLA RICERCA DI STATI DISCRETI NELLE PROTEINE

Università degli Studi di Milano-Bicocca
Abstract
La composizione chimica delle proteine, numero e tipo di amminoacidi, determina la loro struttura tridimensionale. La loro dinamica è caratterizzata da rapide vibrazioni sovrapposte a lente modificazioni strutturali in un panorama energetico con un vasto numero di minimi quasi iso-energetici. Ognuno di questi minimi corrisponde a un particolare sottostato conformazionale della proteina. Fra tutte le proteine, la GFP (Green Fluorescent Protein) è un candidato ideale per lo studio di questi processi. La GFP è naturalmente fluorescente e il suo cromoforo è sensibile al suo micro-circondario. Questo programma è dedicato allo studio della molteplicità di stati conformazionali di mutanti della GFP.
L’evidenza diretta dei sottostati è stata provata solo indirettamente tramite misure di insieme, ma i recenti progressi nella spettroscopia di singola molecola, rendono oggi questo risultato raggiungibile. In questo progetto studieremo la fluorescenza di singoli mutanti della GFP immobilizzati in matrici solide, e la metteremo a confronto con simulazioni numeriche. Questo programma è basato su una stretta collaborazione di tre gruppi di ricerca con provate competenze in aree scientifiche complementari: spettroscopia in fluorescenza di singola molecola con eccitazione a singolo e doppio fotone ad alta risoluzione spaziale e temporale (MIB); espressione, purificazione e incapsulamento in gel di silice di mutanti di GFP e caratterizzazione spettroscopica di insieme (PR); approcci >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Giancarlo Baldini Università degli Studi di MILANO-BICOCCA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L’obiettivo principale del programma è la caratterizzazione degli stati nativi della proteina GFP e della loro evoluzione durante il processo di “unfolding”. Questo scopo sarà raggiunto principalmente per mezzo di spettroscopia di singola molecola su mutanti della GFP intrappolati in gel di silice, e di simulazioni numeriche della dinamica interna delle proteine, da confrontarsi con i dati sperimentali.
Gli obiettivi specifici sono:
A) studio spettroscopico sperimentale a livello di singola molecola (Milano-Bicocca,MIB) dei sottostati nativi del mutante GFPmut2 in gel di silice idratati (Parma,PR). Questo mutante è particolarmente brillante e si può produrre con alta efficienza. Due delle unità (MIB,PR) hanno caratterizzato a fondo la fluorescenza di questa proteina, in termini di blinking di fluorescenza e di interconversione fra l’emissione blu e verde caratteristiche degli stati neutro e anionico del cromoforo della proteina. Proponiamo in questo progetto di assumere la velocità di interconversione Anionico/Neutro (A/N) come un parametro chiave per studiare i sottostati della proteina e la loro dinamica. Questo è basato su dati precedentemente raccolti presso le unità MIB e PR.
B) In parallelo effettueremo paragoni dei dati sperimentali con simulazioni numeriche (SISSA) su questo mutante. L’unità SISSA effettuerà una caratterizzazione teorico/topologico/simulativa delle transizioni fra sottostati nella GFPmut2. Un modello recentemente sviluppato dal >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Generalità sul meccanismo di folding/unfolding

Le proteine sono polipeptidi composti tipicamente da centinaia-migliaia di ammino-acidi che si ripiegano in specifiche strutture tridimensionali. Nell’ultimo decennio c’è stato un notevole aumento di studi sulla cinetica e la termodinamica delle proteine con l’ausilio di strumenti e concetti presi a prestito dalla meccanica statistica e dalla fisica della materia condensata.
La ragione dell’interesse del mondo della biofisica per i biopolimeri è dovuta per la maggior parte alle loro proprietà uniche se comparate a quelle di etero-polimeri casuali.
La principale di queste differenze è costituita dalla capacità delle proteine di ripiegarsi (foldarsi) rapidamente nel loro stato nativo, che è la conformazione in cui la proteina funziona correttamente da un punto di vista biologico (Daura 1997). Lo stato nativo della proteina viene determinato dalla specifica sequenza di amminoacidi della proteina che è codificata geneticamente. Le proteine, tuttavia, non hanno strutture rigide e possono avere un’ampia varietà di rapide vibrazioni e di più lenti riarrangiamenti strutturali, generalmente indicati come “transizioni strutturali”. Questa situazione può essere riassunta da uno schema mono-dimensionale del complesso diagramma energetico multi dimensionale (circa 10000 coordinate configurazioni) della proteina (energy landscape), che determina la sua dinamica, come originariamente suggerito da Hans Frauenfelder >>>