- 05.10.2018 -
Le tecniche dei Nobel sviluppate anche dai fisici modenesi
Il Nobel a Arthur Ashkin, uno dei tre assegnati per la Fisica, premia l’invenzione delle pinzette ottiche (“optical tweezers”). L’idea del Prof. Ashkin è stata quella di usare la luce per intrappolare e spostare delle micro-particelle, che possono così funzionare come “pinzette” per manipolare la materia in maniera ultra-precisa su scala nanometrica (milionesimi di millimetro).
Questa idea, nata alla fine degli anni 80, è stata il punto di partenza di ricerche di avanguardia in alcuni laboratori di livello internazionale. Fra questi il laboratorio del fisico Ciro Cecconi, istituito nel 2006 presso il Dipartimento di Fisica, Informatica e Matematica dell’Università di Modena e Reggio Emilia, in collaborazione con l’Istituto Nanoscienze del CNR che ha sede nello stesso Campus Scientifico dell’Università. Qui la tecnica delle pinzette ottiche viene utilizzata per manipolare il DNA e le proteine, “stirandone” le catene molecolari.
“Immaginate” dice il professor Cecconi ”uno spago dello spessore di un milionesimo di millimetro e lungo qualche decimo di millimetro. Supponete di voler misurare la sua robustezza, o la sua lunghezza, o anche solo afferrarlo e muoverlo. Come fare? Quando questo spago è una molecola di DNA o una proteina si usa un fascio di luce laser, tanto focalizzato da immobilizzarne una estremità. Si forma così una molla in grado di misurare forze piccolissime, dell’ordine del piconewton.”
L’obiettivo di questi esperimenti è capire le leggi fisiche fondamentali che regolano il corretto ripiegamento delle proteine nelle loro strutture tridimensionali, biologicamente attive. Infatti, un ripiegamento “non corretto” di queste lunghe catene biomolecolari può dare origine a strutture aberranti: in questi casi le proteine tendono ad aggregarsi in strutture tossiche per le cellule, ad esempio nel caso delle malattie neurodegenerative (Parkinson e Alzheimer). I risultati di questi studi possono aiutare a progettare strategie farmacologiche in grado di prevenire queste patologie.
Il professor Cecconi è un biofisico che ha maturato una lunga esperienza nel campo della spettroscopia di forza, lavorando per molti anni all'Università della California, Berkeley, nel laboratorio del professor Carlos Bustamante, una delle personalità scientifiche di maggior rilievo a livello mondiale nel campo della biofisica molecolare. Durante la permanenza a Berkeley, il professor Cecconi ha ideato un nuovo approccio sperimentale per la manipolazione di singole proteine con le pinzette ottiche, pubblicando le sue ricerche sulle più prestigiose riviste internazionali, quali Science e Nature. Lo sviluppo di questo nuova tecnologia ha rappresentato una svolta nel campo della biofisica molecolare e vari laboratori di tutto il mondo impegnati nello studio della struttura (folding e misfolding) delle proteine lo hanno adottato. Nel 2005 il professor Cecconi è un “cervello rientrato” grazie ad un finanziamento del MIUR. Nel 2006 ha ricevuto un prestigioso finanziamento dalla Comunità Europea (Marie Curie International Reintegration Grant) per lavorare a Modena sul progetto “Single protein folding pathways” presso l’Istituto Nanoscienze del CNR. Nel settembre del 2014 Ciro Cecconi è diventato professore presso il Dipartimento di Scienze Fisiche, Informatiche e Matematiche di UNIMORE. Queste tecniche nano-ottiche applicate ai sistemi biologici costituiscono il nucleo del corso “Experimental methods in Biophysics” tenuto dal Professor Cecconi presso la Laurea Magistrale Internazionale in Fisica di Modena, dove gli studenti possono perciò imparare i principi e le applicazioni di questo metodo direttamente da uno dei protagonisti.