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PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
Classificazione geografica
Bibliografia
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Parole Chiave
CHIMICA SUPRAMOLECOLARE, NANOPARTICELLE, PROTEINE ARTIFICIALI, AUTOASSEMBLAGGIO, RICONOSCIMENTO MOLECOLARE, PEPTIDI

Nanoproteine artificiali autoassemblate

Università degli Studi di Padova
Abstract
L’obiettivo di questo progetto di ricerca è la preparazione e lo studio di “nanoproteine artificiali” ottenute mediante un processo di autoassemblaggio di tioli, funzionalizzati con peptidi, sulla superficie di nanoparticelle di oro.
L'effettiva capacità di queste nanoparticelle funzionalizzate di comportansi come proteine artificiali sarà verificata mediante lo studio di tre specifiche funzioni nelle quali le proteine naturali sono molto efficienti. Queste sono:
a) il riconoscimento di targets biologici specifici e in particole del DNA e di proteine al fine di alterarne le proprietà (veicolazione del DNA e modificazione della cascata di eventi biologici controllata da una certa proteina);
b) il riconoscimento delle nanoparticelle funzionalizzate da parte di anticorpi per la produzione di vaccini (sfruttando l’effetto cluster dovuto alla presentazione di più copie di peptide immunogeno a linfociti di tipo T);
c) la trasformazione, in modo analogo a quanto fatto dagli enzimi, di substrati riconosciuti dalla nanoparticella funzionale in processi idrolitici (idrolisi di esteri carbossilici e fosforici) e, se possibile, ossidativi.
Nell’ambito dell’attività a) ci si focalizzerà sull’interazione delle nanoparticelle funzionali con due molecole biologiche: il DNA e le integrine. Entrambe queste biomolecole sono in grado di legarsi con interazioni multiple a arrays di gruppi funzionali come quelli presenti sulla superficie delle >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Paolo Maria Scrimin Università degli Studi di PADOVA
Obiettivo del Programma di Ricerca
L’obiettivo di questo progetto di ricerca è la preparazione e lo studio di “nanoproteine artificiali” ottenute mediante un processo di autoassemblaggio di tioli funzionalizzati con peptidi sulla superficie di nanoparticelle di oro.
Una proteina naturale è costituita da una singola o da più catene di amminoacidi tenute insieme da ponti disolfuro o da interazioni deboli non covalenti come legami ad idrogeno o interazioni elettrostatiche e idrofobiche. Le proteine hanno dimensioni che possono variare da pochi a molte centinaia di kD e svolgono svariate funzioni che vanno dal riconoscimento di piccole molecole, di altre proteine, della superficie cellulare alla trasformazione chimica di un'altra molecola (enzimi). Inoltre le proteine possono costituire il target di altri sistemi biologici come ad esempio avviene nel processo di riconoscimento da parte degli anticorpi. Di conseguenza un sistema che si candidi come “proteina artificiale” deve non sono riprodurre gli aspetti strutturali delle proteine ma anche e soprattutto quelli funzionali. In questo contesto lo studio di sistemi sintetici progettati in modo tale da riprodurre la geometria e le funzioni di particolari siti di proteine naturali appare una strategia promettente per lo sviluppo di proteine artificiali e per la comprensione di aspetti strutturali e funzionali delle proteine stesse. Inoltre questi modelli di proteine possono trovare svariati impieghi nel campo delle applicazioni biomediche e >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L’ottenimento di proteine sintetiche rappresenta un obiettivo formidabile ma elusivo per quegli scienziati che si occupano di chimica biomimetica, tanto che si potrebbe paragonarlo ad una moderna ricerca del sacro graal [1]. Lo studio di sistemi biomimetici sintetici costituisce un importante strumento per la comprensione dei meccanismi dei sistemi naturali ma un altro, e forse ancora più ambizioso scopo di queste ricerche, è la realizzazione di sistemi artificiali in grado di competere con quelli naturali o in grado di operare processi di riconoscimento e trasformazione per i quali non esiste una controparte naturale. Le proteine naturali sono strutture complesse la cui attività è determinata dalla conformazione supramolecolare assunta dalla sequenza di amminoacidi presenti nel biopolimero [2]. Per proteine globulari solubili in acqua l’effetto idrofobico è determinante nel guidare il ripiegamento della catena polipeptidica fino ad ottenere strutture monomeriche o oligomeriche ben definite e spesso uniche. I domini di folding sono tipicamente lunghi 50-200 residui e sono caratterizzati da una specifica sequenza di ammino acidi che codificano strutture terziarie, ricche in conformazioni secondarie anfifiliche, in cui un cuore idrofobico è schermato dall’interazione con l’acqua da una superficie prevalentemente idrofilica. La natura ha selezionato attraverso l’evoluzione numerosi sistemi eteropolimerici che devono la loro attività alla particolare struttura tridimensionale >>>