Seminario SISN

Dinamica delle proteine e della loro acqua di idratazione in condizioni funzionali e patologiche

G. Schirò^a, Y. Fichou^b, V. Foderà^c, K. Pounot^a,d, D. Tobias^e, M. Weik^a

^a CNRS, CEA, UGA – Institut de Biologie Structurale, Grenoble, France
^b University of California Santa Barbara, USA
^c University of Copenhagen, Denmark
^d Institut Laue Langevin, Grenoble, France
^e University of California Irvine, USA

22 Luglio 2020, 15.00

[important]Il seminario sarà online sulla piattaforma Zoom.
Meeting ID: 812 7884 2261
Password: 0WK54L
Link Zoom: https://us02web.zoom.us/j/81278842261?pwd=bmxrMmZqczRNMSsrV3AzZ1hoSm9lZz09[/important]

Le proteine sono le macchine molecolari dei sistemi biologici. La cosiddetta acqua di idratazione circonda le proteine ​​solubili. Piuttosto che essere un semplice spettatore, l’acqua di idratazione partecipa attivamente all’attività biologica macromolecolare. Il primo strato di idratazione sulla superficie delle proteine è di particolare importanza per l’attività biologica, che infatti è inibita nella maggior parte delle proteine in assenza di acqua. Una proteina insieme al suo primo strato di idratazione costituisce quindi un’entità biologicamente attiva. Proteine ​​e acqua sono collegate da una estesa rete di legami idrogeno, le cui fluttuazioni portano alla continua rottura e formazione di tali legami acqua-proteina, meccanismo che consente i movimenti funzionalmente rilevanti delle proteine a temperature fisiologiche. L’accoppiamento tra la dinamica dell’acqua e quella delle proteine ​​è stato e rimane argomento di ampio dibattito.

Il complesso insieme di movimenti acqua-proteine ​​può essere studiato estendendo esperimenti e simulazioni fino a basse temperature. In questo seminario cercherò di mostrare come la combinazione di deuterazione delle proteine, diffusione elastica e quasi-elastica di neutroni, simulazioni MD e altre tecniche complementari è in grado di descrivere la connessione generale tra il comportamento diffusivo delle molecole d’acqua su una superficie proteica e la dinamica interna delle proteine necessaria per la loro attività biologica. Se applicato alle proteine ​​in stati patologici legati a diverse disfunzioni degenerative (i cosiddetti aggregati amiloidi), questo approccio rivela come la dinamica e l’entropia dell’acqua di idratazione svolgono un ruolo chiave nel promuovere l’aggregazione proteica e suggerisce possibili strategie per rilevare e controllare l’evoluzione della degenerazione patologica delle proteine.

Lavori di riferimento

• G. Schirò et al., J. Phys. Chem. Lett. 3, 992 (2012)
• G. Schirò et al., Phys Rev Lett 109, 128102 (2012).
• Y. Fichou et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA112, 6365 (2015).
• G. Schirò et al., Nat. Commun. 6, 6490 (2015).
• G. Schirò & M. Weik, J. Phys. Cond. Matt.,  31, 463002 (2019).
• K. Pounot et al., J. Phys. Chem. Lett., under review.
• K. Pounot et al., Biophys. J., under review.
• G. Schirò et al, Phys. Rev. Lett., under review.

Giorgio Schirò

Giorgio Schirò è ricercatore per il Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) e svolge la sua attività di ricerca presso l’Institut de Biologie Structurale di Grenoble (Francia). Fin dal suo dottorato, ottenuto presso l’Università di Palermo, si occupa di dinamica della materia biologica utilizzando soprattutto tecniche basate sull’uso di neutroni (dinamica di equilibrio) e raggi X (dinamica fuori dall’equilibrio) con un particolare interesse, negli ultimi anni, alle possibilità offerte dai laser X a elettroni liberi per studiare i movimenti ultrarapidi (femtosecondi) delle molecole biologiche con risoluzione atomica.

Seminario SISN

Due tecniche neutroniche per la dinamica a confronto: Scattering quasi-elastico Vs Spettroscopia elastica dell’integrale di van Hove

Antonio Benedetto

Dipartimento di Scienze, Università degli Studi Roma Tre, Roma.

24 Giugno 2020, 16.00

[important]Il seminario sarà online sulla piattaforma Zoom.
Meeting ID: 833 1267 7331
Password: 5EAeRu
Link Zoom: https://us02web.zoom.us/j/83312677331?pwd=Uitqa3FjNzZoeXhnY05rOHZoVE9RQT09
[/important]

Sia che si tratti di semplici molecole che di sistemi più complessi come proteine e membrane cellulari, lo studio della dinamica a livello atomico e molecolare è elemento essenziale per la comprensione dei loro meccanismi microscopici tanto quanto lo è la conoscenza della loro struttura. Lo scattering quasi-elastico di neutroni (QENS) è la tecnica neutronica principiale per lo studio della dinamica. Questa tecnica è fondamentalmente una tecnica inelastica in cui l’informazione sulla dinamica si ottiene o direttamente dallo spettro misurato nello spazio delle energie scambiate, S(ω), oppure tramite la sua trasformata temporale di Fourier che corrisponde alla funzione intermedia di scattering di van Hove, I(t) (colonna a in figura). Recentemente abbiamo proposto un metodo alternativo che permette la misura diretta dell’integrale temporale della I(t) in funzione del tempo [1] (colonna b in figura). Questo nuovo metodo si basa sulla misura della sola intensità elastica al variare dell’ampiezza della banda di energia del pacchetto di neutroni incidente sul campione (anche nota come risoluzione energetica strumentale), e per questo motivo abbiamo tentativamente chiamato questo metodo “Spettroscopia elastica di neutroni dell’integrale di van Hove (vHI)”. In questo talk, dopo aver introdotto questo nuovo metodo per la dinamica, presenterò i risultati di un recente studio in cui vHI e QENS sono stati messi a confronto [2].

Lavori di riferimento

• A. Benedetto and G.J. Kearley, Dynamics from elastic neutron-scattering via direct measurement of the running time-integral of the van Hove distribution function. Sci. Rep.  9, 11284, 2019.
• A. Benedetto and G.J. Kearley, A Quantitative comparison of the counting significance of van Hove integral spectroscopy and quasielastic neutron scattering. Sci. Rep. 10, 6350, 2020.

Antonio Benedetto

Antonio Benedetto è un ricercatore in Fisica Sperimentale con interessi in biofisica, liquidi ionici, e scattering di neutroni. Nel 2011 ha ottenuto il dottorato di ricerca in Fisica presso l’Università di Messina con una tesi sulla dinamica di proteine e della loro acqua di idratazione. Nel 2012 è stato postdoc presso la facility australiana di neutroni e la Sydney University. Dal 2013, supportato da diverse fellowship e grant di ricerca (incluse due fellowship Marie-Curie), svolge la sua attività di ricerca indipendente appoggiandosi presso diversi istituti di ricerca ed Università nazionali ed internazionali.

Seminario SISN

I ghiacci XVII e Ic come esempi di strutture metastabili a bassa densità

Lorenzo Ulivi*, Leonardo del Rosso, Milva Celli, Francesco Grazzi

CNR – Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara”, Sesto Fiorentino, Italy
*E-mail:l.ulivi@ifac.cnr.it

25 Maggio 2020, ore 14.00

[important]Il seminario sarà online sulla piattaforma Zoom.
Meeting ID: 843 6742 5202
Password: 6ZQAiq
Link Zoom: https://us02web.zoom.us/j/84367425202?pwd=T1JycW10YURHVTFNcU0rQitQaCtxdz09[/important]

Molte delle strutture note del ghiaccio sono stabili ad alta pressione, ma esistono forme di ghiaccio a bassa densità che sono metastabili a pressione ambiente. Alcune di queste si formano da idrati di gas leggeri, idrogeno o neon, a seguito del rilascio del gas. Da un composto solido di acqua e idrogeno, stabile ad alta pressione nella cosiddetta fase C₀ , si ottiene una nuova struttura del ghiaccio, metastabile a pressione ambiente, il ghiaccio XVII. Questo è estremamente poroso e può assorbire e rilasciare idrogeno o altri gas. La dinamica della molecola di idrogeno al suo interno ha un carattere quantistico, che abbiamo studiato con diffusione anelastica di neutroni. Inoltre, il ghiaccio XVII, scaldato a circa 180 K si trasforma in ghiaccio cubico Ic, che, contrariamente a tutti gli esempi di ghiaccio Ic precedentemente ottenuti e descritti in letteratura, non presenta difetti strutturali.

Lavori di riferimento

• L. del Rosso, M. Celli, L. Ulivi, Nature Commun. 7, 13394 (2016).
• L. del Rosso et al., J. Phys. Chem. C 120, 26955 (2016).
• L. Ulivi, M. Celli, D. Colognesi, L. del Rosso, S. Rudić, N. English, and C. J. Burnham, Phys. Rev. Materials 1, 65602 (2017).
• L. del Rosso, M. Celli, F. Grazzi, M. Catti, T.C. Hansen, A.D. Fortes, and L. Ulivi, Naure Mat. (2020) https://doi.org/10.1038/s41563-020-0606-y

Lorenzo Ulivi

Lorenzo Ulivi è un fisico sperimentale, al CNR dal 1984. Si è interessato di gas compressi e fluidi, idrogeno e cristalli molecolari ad alta pressione, immagazzinamento dell’idrogeno e clatrati idrati; tutti sistemi che ha studiato mediante spettroscopia Raman e infrarossa, diffrazione e scattering anelastico di neutroni e diffrazione di raggi X.

Prenderà il via lunedì 25 Maggio 2020 l’iniziativa dei Seminari SISN, un ciclo di seminari online che copriranno vari temi della neutronica. I seminari saranno trasmessi sulla piattaforma Zoom.

I primi due appuntamenti programmati sono:

• I ghiacci XVII e Ic come esempi di strutture metastabili a bassa densità
  Lorenzo Ulivi, CNR – Istituto di Fisica Applicata “Nello Carrara”, Sesto Fiorentino, Italy
  25 Maggio 2020 – Annuncio del seminario e abstract
• Due tecniche neutroniche per la dinamica a confronto: Scattering quasi-elastico Vs Spettroscopia elastica dell’integrale di Van Hove
  Antonio Benedetto, Dipartimento di Scienze, Università degli Studi Roma Tre, Roma, Italy.
  26 Giugno 2020

Nati in questo momento di emergenza, i Seminari SISN vogliono essere un’occasione per mantenere i contatti all’interno della Comunità neutronica italiana, ma anche un momento aperto a tutti ricercatori interessati che possono così avvicinarsi alle tecniche neutroniche e alla SISN.

Proposte e suggerimenti per le successive date sono benvenuti e possono essere mandati a info@sisn.it

Cari Soci,

Come per tanti altri aspetti della nostra vita, l’attuale pandemia di COVID-19 ha reso necessaria una profonda revisione di tutti piani per la SISN nel 2020. In particolare, la Giunta si è riunita negli scorsi giorni e ha abbiamo preso alcune decisioni importanti che riguardano le attività della Società dei prossimi mesi.

Il XXXI Congresso Annuale SISN non si svolegerà come previsto a fine Giugno presso Gargnano (Bs). La Giunta sta valutando altre possibilità per celebrare il Congresso e l’Assemblea nel 2020, in altre date e altra sede. Invece, la sede di Gargnano è confermata per il 2021.

Le Giornate Didattiche SISN 2020, previste per Settembre, sono rimandate. Rimandate e non ancora cancellate perché, insieme con i direttori Francesco Grazzi e Paolo Mutti, valuteremo nei prossimi mesi la possibilità di svolgere le Giornate Didattiche come Winter School o di rimandare al 2021.

Come nuova attività, la Giunta ha deciso di organizzare un ciclo di seminari online dedicati ad argomenti di neutronica da svolgersi nei prossimi mesi. Allo stesso modo si valuterà la possibilità di attivare iniziative di divulgazione e didattica online. A breve vi aggiorneremo sui primi appuntamenti. Ovviamente, qualsiasi suggerimento in questo senso è benvenuto.

A breve partiremo anche con l’invio di una newsletter che sarà curata da Giuseppe Vitiello. In vista di ciò, vi invito a segnalare eventuali notizie (ad esempio: attività, posizioni, progetti, articoli recenti che per impatto o rilevanza possano essere d’interesse generale), mandando una mail a
info@sisn.it.

Infine, in questo periodo stiamo continuando l’attività degli Stati Generali della Neutronica con l’obiettivo di arrivare quanto prima ad un documento che fotografi la situazione della scienza con i neutroni in Italia e le aspirazioni presenti e future della nostra Comunità. Come avete visto, nelle scorse settimane abbiamo iniziato a mandare e pubblicare sul sito i report elaborati dai gruppi di lavoro, chiedendo i vostri feedback che saranno usati per arrivare al documento finale. Questo sarà preparato da un’apposita commissione e sarà a sua volta sottoposto a discussione prima e durante il prossimo Congresso.

Tutto queste attività sono volte a cercare di mantenere vitale la nostra Comunità, sperando che l’emergenza finisca presto e si possa tornare a incontrarci!

A presto,

Fabio Bruni
Presidente della Società Italiana di Spettroscopia Neutronica

Carissimi amici e colleghi soci della SISN,

mi fa molto piacere comunicare con voi tramite la consueta “lettera presidenziale” di inizio anno, anche se con mio evidente ritardo. Non possiamo certo ignorare il periodo che stiamo vivendo, le incertezze, l’ansia e le difficoltà associate, ma proprio in questo momento è più importante che mai rinforzare i legami tra noi e aiutarci a rimanere positivi ed attivi. Anche per questo vi invito a visitare il sito web della SISN (www.sisn.it) dove troverete le ultime notizie di interesse per la nostra comunità.

Con questa mia vi aggiorno sulle attività in cui è coinvolta la SISN al momento e anche su quelle previste nel corso del 2020.

Innanzi tutto, è con immenso piacere che saluto i nuovi componenti della giunta, eletti ad inizio gennaio. Abbiamo anche assegnato incarichi ai nuovi eletti:

• Ferdinando Formisano – Rapporti con le LSF
• Alessandra Filabozzi – Tesoriera
• Alessandro Paciaroni – Segretario
• Luigi (detto Gino) Paduano – Vice Presidente
• Antonino Pietropaolo – Didattica
• Giuseppe Vitiello – Comunicazione

A loro si uniranno Laura Cantù e Francesco Grazzi come Revisori dei Conti. 
Naturalmente non posso fare a meno di ringraziare di cuore
i componenti uscenti della Giunta, Debora Berti, Francesco Grazzi, Francesco Spinozzi e Marco Zanatta, per il loro lavoro nello scorso triennio.

A fine 2019, in collaborazione con la Società Italiana Luce di Sincrotrone (SILS), abbiamo partecipato al recente bando del MIUR per il Fondo Integrativo Speciale per la Ricerca (FISR) che finanzia “specifici interventi di particolare rilevanza strategica, indicati nel Programma Nazionale delle Ricerche (PNR). Il progetto presentato è incentrato sulla creazione di una forte comunità di giovani utenti delle LSF di neutroni e luce di sincrotrone e, a questo fine, se il progetto verrà finanziato, sono previste borse di dottorato e post-doc, oltre ad iniziative di formazione comune.

La collaborazione con la SILS, e in questo caso anche con l’Associazione Italiana di Cristallografia (AIC) ha prodotto anche altre due iniziative. Abbiamo scritto al Ministro Manfredi manifestando la nostra disponibilità a contribuire alla stesura del Programma Nazionale per le Infrastrutture di Ricerca (PNIR) che deve essere redatto a breve per allinearsi con ESFRI e altre iniziative a livello Europeo. Abbiamo anche scritto alla Presidenza CNR e ai Direttori dei Dipartimenti di Scienze Fisiche e di Scienze Chimiche richiedendo loro la ricostituzione della Commissione Neutroni – Luce di Sincrotrone che abbia da un lato ruolo consultivo e, dall’altro, faciliti la comunicazione tra il CNR e le Società Scientifiche per quanto riguarda, ad esempio, il rinnovo degli accordi internazionali. Non vi nascondo che a proposito di questi, ed in particolare per l’accordo con ISIS, non abbiamo notizie certe.

Guardando al prossimo futuro, l’iniziativa denominata “Stati Generali della Neutronica”, lanciata durante il Congresso 2019 a Roma, ha concluso la prima parte dei lavori. I documenti preparati verranno presto resi disponibili sul sito web della SISN e verrà richiesto il vostro contributo su specifici punti. L’obiettivo è arrivare ad un documento di sintesi da discutere in Assemblea durante il prossimo Congresso. Ho incaricato il Vice-Presidente Luigi Paduano di coordinare la commissione che redigerà il documento finale. A breve vi comunicherò tutti i dettagli.

A proposito delle attività didattiche della SISN, a fine gennaio abbiamo organizzato insieme alla SILS, e per conto della Società Italiana di Biofisica Pura e Applicata (SIBPA), la XXIV Scuola internazionale di Biofisica Pura e Applicata “Applications of X-rays and Neutron Scattering in Biology” a Venezia, nella magnifica sede di palazzo Franchetti. La scuola ha avuto un buon successo, testimoniato dalle valutazioni dei partecipanti e dal giudizio dei docenti.

Per quanto riguarda le attività “in presenza” del 2020, credo che, data l’emergenza del coronavirus, dovremo navigare a vista, cercando di fare il massimo possibile compatibilmente con la situazione. In particolare, nel prossimo mese di settembre abbiamo in programma le Giornate Didattiche SISN che si svolgeranno nella sede di Bosco Chiesanuova (VR). La macchina organizzativa, guidata da Francesco Grazzi e Paolo Mutti, si è già messa all’opera e riceverete presto tutte le informazioni.

La situazione è molto più complicata per quanto riguarda il XXXI Congresso Annuale SISN. Vi posso anticipare che all’inizio del mese di Aprile decideremo se confermare la data (21-23 giugno) e la sede (Gargnano, in provincia di Brescia). Se l’emergenza dovesse protrarsi, stiamo già predisponendo un piano alternativo che vi comunicheremo quanto prima.

Penso sia tutto, per ora.
Vi saluto tutti e vi abbraccio forte.

Fabio Bruni
Presidente della Società Italiana di Spettroscopia Neutronica

Si sono svolte nei giorni di giovedì 9 e venerdì 10 gennaio, le elezioni per il rinnovo delle cariche sociali della Società Italiana di Spettroscopia Neutronica per il triennio 2020-2022.

Alla guida della SISN è confermato Fabio Bruni (Università di Roma Tre). Il Presidente sarà affiancato dalla Giunta Esecutiva composta da Alessandra Filabozzi (Università di Roma Tor Vergata), Ferdinando Formisano (IOM-CNR), Alessandro Paciaroni (Università di Perugia), Luigi Paduano (Università di Napoli Federico II), Antonino Pietropaolo (ENEA) e Giuseppe Vitiello (Università di Napoli Federico II). I Revisori dei Conti saranno invece Francesco Grazzi (IFAC-CNR) e Laura Cantù (Università di Milano).

Un primo ringraziamento va a Debora Berti, Francesco Grazzi, Francesco Spinozzi e Marco Zanatta, che terminano il loro mandato nella Giunta. Un secondo grazie alla Commissione Elettorale formata Milva Celli (Presidente), Paolo Mariani e Maria Grazia Ortore (Segretaria), che hanno svolto un gran lavoro per organizzare e assicurare lo svolgimento di queste elezioni. Infine, un grande ringraziamento va a tutti i soci che si sono candidati e a tutti coloro che hanno votato, perché con la loro partecipazione hanno mostrato ancora una volta di credere nella nostra Comunità.

È stata fissata al 16 dicembre 2019 la nuova scadenza per le iscrizioni alla XXIV Scuola internazionale di Biofisica Pura e Applicata “Applications of X-rays and Neutron Scattering in Biology”, che si svolgerà dal 27 al 31 Gennaio 2020 a Venezia, nella magnifica sede di palazzo Franchetti.

La scuola è organizzata congiuntamente dalla Società Italiana di Biofisica Pura e Applicata (SIBPA) e dall’Istituto Veneto di Scienze, Lettere e Arti (IVSLA) , affiancati dalla Società Italiana di Spettroscopia Neutronica (SISN) e dalla Società Italiana Luce di Sincrotrone (SILS).

Per info, programma e iscrizioni: https://tiny.cc/BiophysicSchool-2020.

Direttore della Scuola

• Giorgio Giacometti

Coordinatori scientifici

• Paolo Mariani
• Maria Grazia Ortore
• Francesco Spinozzi

Sono aperte le iscrizioni per la XXIV Scuola internazionale di Biofisica Pura e Applicata dedicata a “Applications of X-rays and Neutron Scattering in Biology” si svolgerà a Venezia, nella magnifica sede di palazzo Franchetti, dal 27 al 31 Gennaio 2020.

La scuola è organizzata congiuntamente dalla Società Italiana di Biofisica Pura e Applicata (SIBPA) e dall’Istituto Veneto di Scienze, Lettere e Arti (IVSLA) , affiancati  dalla Società Italiana di Spettroscopia Neutronica (SISN) e dalla Società Italiana Luce di Sincrotrone (SILS).

Per info, programma e iscrizioni: https://tiny.cc/BiophysicSchool-2020.

 
Direttore della Scuola

• Giorgio Giacometti

Coordinatori scientifici

• Paolo Mariani
• Maria Grazia Ortore
• Francesco Spinozzi

Il 29 ottobre 2019, tra le 14:00 e le 14:30 è stato spento definitivamente il reattore Orphée di Saclay.

Diventato critico nel Dicembre del 1980, Orphée ha fornito per 38 anni neutroni ai 25 strumenti del Laboratoire Léon Brillouin (LLB) permettendo la pubblicazione di oltre un migliaio di lavori scientifici. Dopo il suo spegnimento, gli scienziati e i tecnici di LLB continueranno il loro lavoro con i neutroni presso Institut Laue-Langevin (ILL) a Grenoble (Francia), alla sorgente di neutroni Svizzera al Paul Scherrer Institute (PSI) a Villigen e nella costruzione dell’European Spallation  Source ESS a Lund, in Svezia.

Anche se previsto ormai da molti anni, lo spegnimento di Orphée e la conseguente chiusura di LLB come facility per esperimenti di scattering di neutroni priverà di un’altra importante struttura la neutronica europea. In ottica italiana, questo shoutdown rende ancora più importante il mantenimento degli accordi e delle collaborazioni in atto per preservare il know-how della Comunità.

Ulteriori info sono disponibili a questo link: http://www-llb.cea.fr/en/Phocea/Vie_des_labos/News/index.php?id_news=7680