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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • HUMAN NECESSITIES
    • MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
      • DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION (analysing biological material G01N, e.g. G01N33/48; obtaining records using waves other than optical waves, in general G03B42/00)
  • PHYSICS
    • MEASURING (counting G06M); TESTING
      • INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES (separating components of materials in general B01D, B01J, B03, B07; apparatus fully provided for in a single other subclass, see the relevant subclass e.g. B01L; measuring or testing processes other than immunoassay, involving enzymes or micro-organisms C12M, C12Q; investigation of foundation soil in situ E02D1/00; sensing humidity changes for compensating measurements of other variables or for compensating readings of instruments for variations in humidity, see G01D or the relevant subclass for the variable measured; testing or determining the properties of structures G01M; measuring or investigating electric or magnetic properties of materials G01R; systems or methods in general, using reception or emission of radiowaves or other waves and based on propagation effects, e.g. Doppler effect, propagation time, direction of propagation, G01S; determining sensivity, graininess, or density of photographic materials G03C5/02; testing component parts of nuclear reactors G21C17/00; [N: controlling or regulating non-electric variables G05D; measuring degree of ionisation of ionised gases, i.e. plasma H05H1/00A; testing electrographic developer properties G03G15/08H6])
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MUSCOLO STRIATO, ENERGETICA DELLA CONTRAZIONE MUSCOLARE, MOTORE MOLECOLARE MIOSINA II, TRASDUZIONE CHEMOMECCANICA NELLA MIOSINA MUSCOLARE, DINAMICA STRUTTURALE DEL MUSCOLO, PROTEINE REGOLATORIE MUSCOLARI, CARDIOMIOPATIA, DIFFRAZIONE A RAGGI X DA MUSCOLO, MECCANICA MUSCOLARE

Trasduzione chemomeccanica nelle miosine sarcomeriche: uno studio integrato in situ ed in vitro del motore molecolare del muscolo striato

Università degli Studi di Firenze
Abstract
Scopo del programma di ricerca è lo studio dei meccanismi molecolari responsabili della contrazione nel muscolo striato e della sua regolazione. Non sono ancora noti in dettaglio né il meccanismo con cui l’energia liberata dall’idrolisi dell’ATP sul sito catalitico della miosina viene trasformata in lavoro, nè il meccanismo cooperativo tra i motori miosinici derivante dalla loro disposizione polimerica nell’emisarcomero, né il meccanismo con cui le proteine regolatrici controllano l’interazione actomiosinica, né è stata definita la base cinetica e strutturale delle differenze funzionali delle isoforme della miosina. L’esperienza delle tre Unità di Ricerca (Lombardi, RU 1, Bottinelli, RU 2 e Tesi, RU 3) impegnate in questo progetto permetterà di affrontare questi problemi con un approccio integrato dalla cellula alle singole molecole. Gli scopi del progetto sono:
1. Definire le caratteristiche meccaniche e strutturali del motore miosinico allo scopo di capire le basi molecolari dell’energetica e dell’efficienza del muscolo. Gli esperimenti saranno fatti su singole fibre muscolari intatte e demembranate (RU 1), su miofibrille (RU 3) e su singole molecole o miofilamenti (RU 1 e 2). In fibre muscolari i metodi di meccanica con controllo a livello del sarcomero saranno combinati con la dinamica strutturale usando la diffrazione a raggi-X a piccolo angolo (SAXS, sincrotrone ESRF, Grenoble, Francia e sincrotrone APS, Argonne, IL, USA). Meccanica e dinamica strutturale del >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Vincenzo Lombardi Università degli Studi di FIRENZE
Obiettivo del Programma di Ricerca
Scopo del presente progetto è lo studio del meccanismo molecolare della contrazione nel muscolo striato. La forza e l’accorciamento sono generati dalle interazioni cicliche delle teste della miosina, che protrudono dal filamento spesso, con il filamento di actina. In ciascuna interazione l’energia liberata dall’idrolisi dell’ATP nel sito catalitico della testa della miosina è convertita in lavoro attraverso una modifica strutturale della testa (il working stroke). Molti aspetti dell’azione e della regolazione del motore miosinico, specialmente quando si considera integrato nella schiera di motori dell’emisarcomero, sono ancora da definire. Noi ci proponiamo di risolvere i problemi rimasti dal precedente progetto (MIUR 2004-2006) e estendere l’indagine a aspetti nuovi. Gli esperimenti sono programmati con un approccio integrato dalla cellula alla singola molecola per definire i seguenti punti:
1. L’energia liberata nell'interazione actomiosinica e la sua dipendenza dal carico, problemi che sono risolvibili solo con la definizione della forza per singola interazione e della funzione cooperativa dei motori miosinici nell’emisarcomero.
2. Relazione tra passi meccanici e passi biochimici nel ciclo actomiosinico di idrolisi dell’ATP, con particolare interesse alla liberazione del Pi e dell’ADP e alla natura endotermica della generazione di forza. Differenze nelle proprietà meccaniche ed energetiche delle isoforme della miosina muscolare e loro relazione con i >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
MECCANISMO MOLECOLARE DELLA CONTRAZIONE MUSCOLARE.
Generazione di forza e accorciamento nella contrazione muscolare sono dovuti ad un motore molecolare, la miosina II, che interagisce con una struttura filamentosa in modo del tutto simile a quello degli altri motori molecolari responsabili della motilità cellulare e del trasporto delle vescicole, come la chinesina e la miosina V. La specificità della miosina II è quella di produrre forza e accorciamento macroscopici, perché lavora in schiere ordinate nel sarcomero, l’unità elementare lunga circa 2 µm che si ripete migliaia di volte lungo la fibra muscolare striata. In ciascun emisarcomero i filamenti spessi di miosina, che si dipartono dalla linea M al centro del sarcomero, sono parzialmente sovrapposti ai filamenti sottili di actina, che si dipartono dalla linea Z all’estremità del sarcomero. Durante la contrazione, la forza the tira il filamento di actina verso il centro del sarcomero è dovuta a interazioni cicliche tra la porzione globulare della molecola di miosina (la testa), che emerge dal filamento spesso, e i filamenti sottili adiacenti nella zona di sovrapposizione. In ogni interazione, a seconda delle condizioni meccaniche, il motore miosinico può generare una forza di alcuni pN o uno spostamento del filamento di actina di alcuni nm, in seguito ad un cambiamento conformazionale (il working stroke) accompagnato dall'idrolisi dell'ATP sul sito catalitico della testa della miosina. L'attivit >>>