Interazioni transienti proteina-nanoparticella: studi del riconoscimento molecolare mediante analisi ottimizzate di esperimenti di spettroscopia NMR

Data inizio
27 novembre 2017
Durata (mesi) 
12
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Assfalg Michael

Le interazioni non-covalenti proteina-nanoparticella(NP) sono di grande interesse in diversi campi della nanoscienza, tra cui nanomedicina, nanotossicologia e nanosensing. L'adsorbimento di proteine influenza la bioreattività delle NP, mentre le interazioni controllate proteina-NP possono essere sfruttate per lo sviluppo di dispositivi ibridi e recettori artificiali. Una descrizione approfondita delle interfacce nano-bio costituisce un passo essenziale verso la formulazione di relazioni predittive di struttura-attività.
Recentemente è stato dimostrato che le interazioni transienti proteina-NP sono accessibili alla spettroscopia NMR in soluzione. Questi sviluppi offrono enormi opportunità per una migliore comprensione dei meccanismi di adsorbimento. Tuttavia, la complessità e la varietà dei sistemi proteina-NP presentano sfide significative e sollecitano metodi ottimizzati per una loro più ampia descrizione.
L'obiettivo del progetto è un'indagine dettagliata su sistemi proteina-NP rappresentativi, usando esperimenti NMR in combinazione con software specializzati per l'analisi dei dati sperimentali. Infatti, gli spettri NMR ad alta risoluzione sono ricchi di informazioni riguardanti aspetti strutturali, dinamici e cinetici delle interazioni. Utilizzeremo simulazioni di profilo di riga, mappatura di perturbazioni di spostamento chimico e analisi di covarianza delle perturbazioni per razionalizzare le variazioni spettrali e per stabilire correlazioni tra i meccanismi di adsorbimento e le proprietà chimico-fisiche del sistema.
Ci concentreremo su nanovescicole lipidiche come una piattaforma di NP altamente versatile e su tre sistemi proteici che possiedono proprietà strutturali e chimiche distinte: l'ubiquitina globulare, il dominio UIM parzialmente flessibile e la proteina Tau intrinsecamente disordinata.
Ci aspettiamo che il progetto proposto fornisca nuove conoscenze fondamentali sulle interazioni nano-bio, supportando applicazioni di NP nel campo delle bioscienze.

Partecipanti al progetto

Michael Assfalg
Professore associato
Aree di ricerca coinvolte dal progetto
Bioinformatica e informatica medica
Computer forensics

Attività

Strutture