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.