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@ -33,31 +33,62 @@ modificata e modulata dalle sollecitazioni meccaniche esterne,
permettendo alle giunzioni di comportarsi come \emph{trasduttori} permettendo alle giunzioni di comportarsi come \emph{trasduttori}
di segnali meccanici. di segnali meccanici.
Per osservare e descrivere quantitativamente questi effetti di
\emph{meccano-trasduzione} una strada molto promettente è
rappresentata dalla manipolazione in vitro di singole molecole
utilizzando pinzette ottiche.
Diversi metodi sono stati proposti e realizzati sperimentalmente
per osservare l'attività di meccano-trasduzione nei sistemi
biologici \cite{??}, sfruttando tecniche sia \textit{in vivo} che
\textit{in vitro}, osservando sia gli effetti macroscopici che
le interazioni tra singole molecole.
Nonostante ciò, per quanto riguarda le giunzioni cellulari, siamo
ancora lontani da una descrizione soddisfacente, sia da un punto
di vista qualitativo che quantitativo, dei meccanismi e delle
interazioni coinvolte.
Raggiungere una migliore comprensione riguardo al ruolo e al
funzionamento della meccano-trasduzione nelle giunzioni cellulari
rappresenta un terreno fertile e un forte stimolo per la ricerca
di base interdisciplinare, spingendo scienziati con formazioni diverse
ad unire le loro competenze e sviluppare tecniche complementari, in
modo da acquisire una visione sempre più globale su fenomeni
estremamente complessi, che coinvolgono simultaneamente processi
meccanici, termodinamici e biochimici.
Lo scopo di questo lavoro di tesi è, sviluppare, in gran parte
\textit{ex-novo}, un apparato sperimentale per lo studio della
meccano-trasduzione in contesti complessi come quello delle giunzioni
cellulari, basato sulla manipolazione ottica di due proteine interagenti
e il \textit{tracking} simultaneo, tramite microscopia di fluorescenza,
di altre singole biomolecole nei pressi del sito di interazione.
La manipolazione tramite pinzette ottiche rappresenta infatti una
strada molto promettente per lo studio, anche quantitativo, di
effetti meccano-biologici, grazie alla possibilità di ottenere una
precisione di posizionamento nanometrica e di applicare alle molecole
un ampio intervallo di forze nell'ordine dei piconewton e dei
femtonewton.
Le pinzette ottiche permettono di sondare il comportamento di Le pinzette ottiche permettono di sondare il comportamento di
complessi proteici sottoponendo le singole molecole a stimoli
complessi proteici sottoponendo due molecole interagenti a stress
meccanici controllati e andando ad osservare come la dinamica delle meccanici controllati e andando ad osservare come la dinamica delle
interazioni dipenda dalle forze esterne. interazioni dipenda dalle forze esterne.
La teoria alla base del loro funzionamento è
introdotta nella sezione \ref{sec:ot}.
Per indagare la dinamica delle interazioni tra due macromolecole
(proteine ad esempio) soggette a stimoli meccanici è possibile
eseguire esperimenti di \emph{spettroscopia di forza}, in cui si va
ad osservare il comportamento delle molecole applicandovi forze
di trazione o torsione dall'esterno.
La spettroscopia di forza può essere realizzata sperimentalmente
con diverse tecniche, tra le quali la microscopia a forza atomica e
le pinzette ottiche.
Quando la dinamica delle interazioni studiate cambia molto
rapidamente, come nel caso di affinità deboli o rapidi cambiamenti
conformazionali, è necessario sviluppare metodi che abbiano tempi
di risposta molto brevi, sotto il millisecondo.
Questo tipo di esperimenti si riconduce alle \emph{spettroscopie di forza},
che in generale vengono realizzate utilizzando diverse tecniche, come
la microscopia a forza atomica, le onde acustiche o le pinzette ottiche.
I brevissimi tempi di risposta ottenibili utilizzando queste ultime, inferiori
al millisecondo, hanno fatto si che le pinzette ottiche fossero applicate
con successo allo studio di sistemi interagenti con affinità molto deboli
o rapide modifiche conformazionali, come i motori molecolari \cite{??}.
L'apparato sperimentale descritto in questo lavoro consiste sostanzialmente
in una ricostruzione di quello utilizzato in \cite{??} per lo studio dei motori
molecolari per quanto riguarda la componente di spettroscopia di forza, integrato
con un sistema di microscopia di fluorescenza che consenta di osservare
simultaneamente la dinamica di singole molecole opp
Un sistema con queste caratteristiche è stato sviluppato in \cite{}, Un sistema con queste caratteristiche è stato sviluppato in \cite{},
utilizzando due pinzette ottiche la cui posizione può essere utilizzando due pinzette ottiche la cui posizione può essere


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