Relazioni tra sequenza nucleotidica del DNA e sue proprietà termodinamico-statistiche, superstrutturali e dinamiche.

Molte funzioni del DNA, sono regolate da deviazioni su scala supramolecolare dalla sua regolarità strutturale. Queste deviazioni superstrutturali sono proprietà della sequenza e sono riconosciute ed amplificate dall'associazione con proteine e sono coinvolte nei meccanismi che governano la stabilità e la dinamica dei processi di riconoscimento di proteine strutturali e regolative. Una rappresentazione utile di queste proprietà superstrutturali è convenientemente espressa in funzione della curvatura e della flessibilità lungo la sequenza. Recentemente, abbiamo sviluppato un modello analitico per valutare queste proprietà sulla base dell'integrazione delle piccole perturbazioni conformazionali associate alle unità dinucleotidiche che si succedono lungo la sequenza. Abbiamo, quindi, sviluppato un modello meccanico statistico per ottenere le proprietà superstrutturali del DNA dalla curvatura e dalla flessibilità. Questo modello è in grado di prevedere in funzione della sequenza la mobilità elettroforetica, le costanti termodinamiche delle reazioni di circolarizzazione di tratti di DNA e le transizioni di "writhing" da forme circolari rilassate a superavvolte, e la stabilità termodinamica dei nucleosomi in ottimo accordo con i dati sperimentali. La previsione del posizionamento virtuale dei nucleosomi lungo la sequenza rende possibile lo studio dell’impacchettamento nella fibra di cromatina in funzione della lunghezza dei "linker" (i tratti di DNA che connettono i nucleosomi). La collaborazione scientifica con il Prof. Crothers intende sviluppare le relazioni tra sequenza nucleotidica del DNA e proprietà termodinamico-statistiche, superstrutturali e dinamiche. In particolare, verrà discusso il problema dell’origine fisica e del ruolo della flessibilita del DNA dipendente dalla sequenza, problema controverso ed ancora aperto nella letteratura internazionale. La flessibilita differenziale della doppia elica è, infatti, implicata in alcuni processi funzionali fondamentali del DNA: nella stabilizzazione di complessi nucleoproteici, quali le associazioni DNA-proteine di regalazione e i nucleosomi, nella compattazione in cromatina e nella trascrizione.