Modellazione e disegno biomolecolare

Temi di ricerca

La ricerca del gruppo di Modellazione e Disegno Biomolecolare è dedicata allo sviluppo e all'applicazione di protocolli computazionali per valutare e ottimizzare le caratteristiche dei sistemi proteici, con particolare attenzione alla progettazione di leganti, come peptidi e anticorpi a singolo dominio. Nel nostro gruppo combiniamo una pletora di approcci teorici, come Monte Carlo, docking, dinamica molecolare e machine learning, in una piattaforma evolutiva di mutagenesi per l'ottimizzazione dell'affinità legante-target. Inoltre, siamo interessati alla previsione computazionale di altre importanti caratteristiche fisico-chimiche delle proteine. Quest'area completa il nostro obiettivo finale di costituire una suite computazionale globale per la previsione del fitness proteico e la progettazione di proteine, aiutando così a superare le più comuni difficoltà che devono affrontare le applicazioni biomediche e biotecnologiche. La nostra ricerca copre un'ampia gamma di discipline, come la biochimica computazionale, la biofisica, la bioinformatica o la chimica fisica. Il gruppo è attualmente interessato ai seguenti argomenti:

Disegno di peptidi

Ad oggi, i leganti peptidici sono coinvolti in un'ampia varietà di applicazioni biotecnologiche e farmaceutiche. Questo scenario richiede strategie di disegno di peptidi più efficienti e versatili, dove gli strumenti computazionali offrono interessanti alternative. Il nostro protocollo computazionale si è dimostrato vincente nella progettazione di peptidi ciclici utilizzati per diverse applicazioni sperimentali, come sonde di riconoscimento molecolare, inibitori di aggregazione o agenti di immobilizzazione.

Disegno di nanobodies

Gli anticorpi a singolo dominio, o nanobodies, sono le unità più piccole in grado di svolgere compiti di riconoscimento molecolare simili a quelli degli anticorpi standard. Le loro piccole dimensioni rappresentano un vantaggio significativo per la loro ingegnerizzazione mediante protocolli in silico basati sulle proprietà fisico-chimiche dei leganti. Questo obiettivo è ora a portata di mano, come dimostrano i nostri risultati nella progettazione de-novo di frammenti di anticorpi specifici per l'epitopo proteico, già validati in laboratorio.

Predizione computazionale delle caratteristiche delle proteine

La variazione di un singolo amminoacido in una proteina può modificare completamente le sue caratteristiche strutturali e funzionali, causando gravi disturbi patologici o una perdita critica di stabilità. Prevedere l'impatto di una mutazione proteica utilizzando strumenti computazionali è significativamente vantaggioso, in quanto eviterebbe la necessità di validazioni sperimentali che richiedono molto tempo. I nostri metodi computazionali si sono dimostrati efficaci nella descrizione molecolare degli effetti delle mutazioni missense in diversi disturbi neurologici, così come nella previsione della stabilità e della resa di espressione di leganti proteici ingegnerizzati.