BIOPHYS

Biophys

Il gruppo di Biofisica ha concentrato i propri principali sforzi sulla comprensione delle basi fisico-chimiche dei processi di misfolding e aggregazione proteica. Questi fenomeni rivestono un’importanza scientifica e biomedica fondamentale, poiché sono strettamente associati alla patogenesi di gravi malattie, note come disturbi conformazionali proteici (PCD), tra cui si annoverano il morbo di Alzheimer (AD), il morbo di Parkinson (PD) e le encefalopatie spongiformi trasmissibili (TSE). Inoltre, l’aggregazione proteica sta acquisendo un ruolo sempre più rilevante anche nell’industria alimentare, dove viene sfruttata per migliorare le proprietà funzionali delle proteine, favorendo la formazione di gel o di altre strutture utili a potenziare la digeribilità e la conservazione degli alimenti.

Questa immagine illustra alcuni concetti fondamentali della biofisica computazionale. A sinistra, la lavagna con l’equazione di Schrödinger rappresenta la base teorica della meccanica quantistica, essenziale per comprendere le interazioni molecolari a livello atomico e subatomico. Al centro, il computer raffigurante la seconda legge di Newton e modelli molecolari simboleggia l’impiego di simulazioni di dinamica classica per analizzare il comportamento di sistemi biologici complessi.

L’aggregazione proteica è regolata da una dinamica estremamente complessa, influenzata da diversi fattori come il pH, la temperatura e l’interazione con ioni metallici e piccole molecole. La ricerca del gruppo di Tor Vergata si concentra principalmente sullo studio dell’influenza delle molecole organiche e degli ioni metallici nella modulazione dell’aggregazione delle proteine coinvolte nel morbo di Alzheimer (AD) e nelle encefalopatie spongiformi trasmissibili (TSE).

In questa immagine suggestiva, il fascio laser che colpisce una molecola simboleggia un esperimento spettroscopico, impiegato per la validazione dei modelli computazionali. Il grafico tridimensionale richiama l’analisi dei dati, sia sperimentali sia simulativi, mentre la pellicola cinematografica rappresenta la ricostruzione dinamica delle traiettorie molecolari nel tempo.

La nostra strategia di ricerca si basa sulla combinazione di tecniche sperimentali in vitro, come la spettroscopia di assorbimento di raggi X (XAS), la spettroscopia di fluorescenza e la microscopia a forza atomica, con moderni approcci computazionali in silico, principalmente mediante simulazioni di primo principio, come le dinamiche molecolari di tipo Car-Parrinello. Inoltre, sviluppiamo e testiamo nuovi metodi numerici per il calcolo ab initio degli spettri XAS.

Link utili:
Velia Minicozzi
Francesco Stellato