Argomenti di tesi disponibili presso il Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica

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1 Argomenti di tesi disponibili presso il Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica

2 Gruppo di Chimica Bioinorganica e Bioelettrochimica G. Battistuzzi M. Borsari L. Paltrinieri A. Ranieri C. A. Bortolotti G. Di Rocco M. Sola M. Bellei

3 Argomenti di ricerca Ci occupiamo di metallo-proteine (proteine di trasferimento elettronico ed enzimi redox) native o soggette a mutazioni sitospecifiche

4 Argomenti di ricerca Studio del rapporto struttura - funzione Studio della termodinamica e della cinetica dei processi di trasferimento elettronico di metallo-proteine in soluzione ed immobilizzate su superfici inorganiche Studio dei fattori molecolari che influenzano le interazioni fra metallo-proteine e i propri partner fisiologici Studio delle proprietà strutturali e funzionali di metallo-proteine e metallo-enzimi in condizioni denaturanti e in interazione con membrane fosfolipidiche

5 Tecniche di indagine utilizzate Voltammetria ciclica su elettrodi stazionari modificati e non Spettroelettrochimica con cella OTTLE Spettroscopie UV-Vis, Dicroismo circolare magnetico (MCD), Dicroismo circolare (CD), Fluorescenza Spettroscopia Raman e Raman risonante (SERRS) Tecniche computazionali Mutagenesi sitospecifica

6 Sistemi proteici studiati (nativi o soggetti a mutazioni sitospecifiche) Citochromi c mitocondriali Eme-enzimi redox Neuroglobina umana e sinucleina

7 Neoroglobina La Neuroglobina (Ngb) è una globina localizzata nei neuroni. A differenza delle altre globine, il suo gruppo eme è esacordinato. Il ruolo fisiologico della Ngb non ancora stato chiarito. Fra le possibili funzioni fisiologiche della Ngb troviamo protezione dei neuroni da ipossia e ischemia, rifornendoli di O 2 ; eliminazione dell eccesso di NO o sintesi di NO; eliminazione radicali ossigenati e azotati (ROS and RNS, respectively); Inibizione dell apoptosi, grazie alla riduzione del citocromo c rilasciato nel citosol. Nel corso del tirocinio sarà studiata la reattività della Ngb (nativa e mutanti), mediante tecniche spettroscopiche (UV-Vis, MCD, CD, Fluorescenza) e voltammetriche.

8 e sinucleina Le sinucleine sono proteine presenti nei terminali presinaptici dei neuroni, coinvolte nella genesi e nello sviluppo del Morbo di Parkinson, a causa della loro capacità di formare aggregati che originano fibrille e successivamente i Corpi di Lewy. La loro autoaggregazione e oligomerizzazione sono facilitate dalla presenza di Cu(II) e Fe(II), che si coordinano a due siti di legame, posti nella zona C- ed N- terminale. Una volta coordinati alla sinucleina, gli ioni Cu(II) e Fe(II) possono catalizzare l ossidazione della proteina stessa da parte dei radicali ossigenati (ROS), provocandone l oligomerizzazione e la precipitazione. Nel corso del tirocinio saranno studiate, mediante tecniche voltammetriche, le proprietà redox del complesso formato dal Fe(II) con peptidi, che riproducono il sito metallo-legante posto nella zona N terminale dell e della -sinucleina ( S 1-15 e S 1-15 ).

9 Immobilizzazione di eme-proteine in matrici vetrose mesoporose L immobilizzazione di enzimi su matrici solide permette: il loro efficiente recupero alla fine della reazione; il loro riutilizzo in più cicli catalitici; la riduzione della contaminazione da parte dei prodotti della reazione. Inoltre, gli enzimi immobilizzati possiedono una maggiore specificità e selettività nei confronti dei substrati, sono più stabili in condizioni denaturanti (ph estremi, agenti denaturanti, temperatura, solventi organici) e sono impiegati nella produzione di biosensori, nella sintesi di bio-carburanti, nella rimozione di inquinanti e nelle celle a biocombustibile Nel corso del tirocinio sarà studiata la possibilità di immobilizzare eme-proteine (native e mutanti) in matrici vetrose mesoporose a porosità controllata, verificandone l effetto sulle proprietà funzionali e strutturali.

10 Eme-perossidasi Le eme-perossidasi sfruttano la riduzione di H 2 O 2 per catalizzare l ossidazione di un ampia varietà di bistrati organici e inorganici. Il loro ciclo catalitico prevede tre step redox consecutivi che coinvolgono due specie intermedie (Composto I e Composto II) caratterizzate da un alto potenziale di riduzione, le quali ossidano le molecule di substrato. La comprensione dei fattori molecolari che influenzano il potenziale di riduzione delle coppie redox coinvolte nel ciclo catalitico delle perossidasi è cruciale per capire I dettagli molecolari che determinano le loro proprietà catalitiche. Nel corso del tirocinio sarà studiata la reattività redox in soluzione di eme-enzimi redox nativi e ricombinanti mediante tecniche spettroelettrochimiche.

11 Argomenti di tesi proposti (2-3 posti disponibili) Studio spettroscopico ed elettrochimico della reattività della forma nativa della neuroglobina umana. Studio spettroscopico ed elettrochimico della reattività di mutanti della neuroglobina umana. Studio elettrochimico delle proprietà redox del complesso formato dalla sinucleina con ioni Fe(II). Studio spettroelettrochimico della reattività redox di eme-enzimi con proprietà antiossidanti (collaborazione con C. Obinger, University of Natural Resources and Life Sciences, Vienna). Studio dell immobilizzazione di eme-proteine in matrici vetrose mesoporose (collaborazione con il Prof. Gianluca Malavasi).