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Francesco Capozzi

Professore associato confermato

Dipartimento di Scienze e Tecnologie Agro-Alimentari

Settore scientifico disciplinare: CHIM/03 CHIMICA GENERALE E INORGANICA

Temi di ricerca

La ricerca tende a valutare lo stato conformazionale di macromolecole (principalmente proteine) attraverso l'impiego di tecniche spettroscopiche. Inoltre, mette in relazione le informazioni strutturali così raccolte con le proprietà chimiche delle molecole studiate, compresa la capacità di legare ioni metallici ed altre piccole molecole. Il lavoro di razionalizzazione delle proprietà osservate e di adattamento a modelli semplificati e generali, avviene attraverso avanzati metodi chemometrici. Lo stesso approccio, indicato come metabonomico, è utilizzato per il confronto di profili molecolari registrati su alimenti attraverso la risonanza magnetica (NMR). In questo modo, una visione olistica permette di valutare in modo completo le differenze nella composizione di alimenti ottenuti attraverso tecniche biotecnologiche (OGM) o con processi produttivi differenti.


La ricerca tende a valutare lo stato conformazionale di macromolecole, principalmente proteine, ma anche di piccole molecole organiche od organometalliche interagenti con complesse matrici biologiche (cellule ed alimenti), al fine di entrare in dettaglio nei meccanismi di interazione tra differenti specie chimiche che costituiscono, nel loro insieme, sistemi biologici più complessi.
Attualmente, la tematica principale comprende lo studio di proteine leganti lo ione calcio appartenenti alla superfamiglia delle EF-hand. Questa particolare classe di macromolecole è alla base di un numero considerevole di processi biologici tra cui la contrazione muscolare, l'attivazione a cascata di enzimi, l'apertura di canali ionici e in generale tutti i meccanismi in cui lo ione calcio trasmette segnali per la funzione cellulare fino anche a determinarne il momento della morte. Lo studio di queste funzioni richiede una collaborazione con altri  gruppi di ricerca dotati di competenze complementari. In particolare, il gruppo di ricerca progetta il materiale genetico che introduce, con tecniche di biologia molecolare, all'interno di batteri selezionati. Questi vengono coltivati per sovra-esprimere  le proteine di interesse ad alte concentrazioni, anche arricchite isotopicamente, così come richiesto dalla risonanza magnetica nucleare.
Per questo scopo  il campione viene portato presso il Centro di Risonanze Magnetiche del Consorzio CIRMMP a Firenze, dove sono acquisiti gli spettri e risolta la struttura tridimensionale.
A questo punto il gruppo di ricerca utilizza i dati strutturali per estrarre informazioni sulla funzione biologica . La complessità delle informazioni spettroscopiche e strutturali viene ridotta attraverso la traduzione in descrittori semplificati che sono stati sviluppati dal gruppo e che derivano dal trattamento chemometrico dei dati osservati. Per questo motivo la ricerca si avvale anche della collaborazione di colleghi bioinformatici del Polo Scientifico di Cesena, con cui è in atto uno studio per progettare un sistema di analisi di pattern e di data mining sulle caratteristiche di superficie proteica.
Le competenze acquisite sull'analisi dei dati spettroscopici di molecole complesse come quelle proteiche ha spinto il gruppo di ricerca ad interessarsi, da diversi anni, anche a problematiche di definizione e semplificazione dei profili molecolari di altri sistemi biologici come quelli che costituiscono gli alimenti.
A tal fine il gruppo applica i principi della metabonomica per la classificazione dei fenomeni di trasformazione dell'alimento a causa di processi tecnologici o differenze nei metodi produttivi. In particolare, il gruppo utilizza il profilo molecolare emergente dagli spettri NMR di un alimento studiato (ad esempio OGM) per il confronto con gruppi di controllo convenzionali. In questo modo il gruppo è in grado di assicurare allo studio una visione olistica piuttosto che definita attraverso l'osservazione di un pool ristretto di molecole selezionate in base ad idee preconcette. Sono attualmente allo studio confronti tra specie vegetali OGM e tra diversi metodi di allevamento di specie ittiche.

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