diff --git a/chapters/1-introduction.tex b/chapters/1-introduction.tex index 5840a69..845656d 100644 --- a/chapters/1-introduction.tex +++ b/chapters/1-introduction.tex @@ -1,3 +1,5 @@ + %%%%%%%%% %%%%%%%%% %%%%%%%%% %%%%%%%%% %%%%%%%%% %%%%%%%%% %%%%%%%%% + \chapter{Introduzione} @@ -5,7 +7,7 @@ Gli stimoli meccanici rivestono nell'ambito dei sistemi biologici un ruolo importante nel determinare il corretto funzionamento di cellule, tessuti e organismi complessi. -Mentre tradizionalmente la Biologia si è occupata di +Mentre tradizionalmente la biologia si è occupata di studiare come processi cellulari e inter-cellulari fossero regolati dallo scambio di molecole biologiche, il ruolo degli stimoli meccanici è stato a lungo ritenuto marginale nella descrizione di @@ -14,31 +16,46 @@ questi processi. Lo sviluppo di tecniche sempre più avanzate e precise per la visualizzazione e la manipolazione di molecole all'interno di campioni biologici ha iniziato a mutare questa concezione: oggi possiamo -indagare nel dettaglio il funzionamento dei motori -molecolari all'interno delle nostre cellule o -misurare come variazioni nella tensione applicata ad un polimero -possano indurre una riorganizzazione strutturale nello stesso e -cambiarne le proprietà biochimiche. +indagare nel dettaglio il funzionamento dei motori molecolari +all'interno delle nostre cellule o misurare come variazioni nella +tensione applicata a un polimero possano indurre una riorganizzazione +strutturale nello stesso e cambiarne le proprietà biochimiche. Per molti processi biologici il ruolo della forza è fondamentale, ad esempio nei complessi proteici che legano tra di loro le cellule -in un tessuto. Questi si comportano come complesse macchine in grado -di elaborare stimoli di tipo biochimico e meccanico, comunicando e -interferendo con il resto delle funzioni cellulari. +in un tessuto, le \emph{giunzioni cellulari}. +Queste si comportano come complesse macchine in grado di elaborare +stimoli di tipo biochimico e meccanico, comunicando e interferendo +con le funzioni del resto della cellula. +Esistono diversi tipi di giunzioni cellulari, responsabili di +specifiche funzioni e caratterizzate dalla reciproca interazione di +diversi tipi di proteine. La dipendenza di queste interazioni +dalle sollecitazioni meccaniche esercitate sulle proteine Le pinzette ottiche permettono di sondare il comportamento di -complessi proteici sottoposti a stimoli meccanici variabili, osservando -ad esempio come questi posssano modulare l'interazione tra due proteine -diverse. La teoria alla base del loro funzionamento è introdotta nella sezione \ref{sec:ot}. +complessi proteici sottoposti a stimoli meccanici variabili, +osservando +ad esempio come questi posssano modulare l'interazione tra due +proteine diverse. La teoria alla base del loro funzionamento è +introdotta nella sezione \ref{sec:ot}. Quando sono combinate con tecniche ultraveloci per il posizionamento -delle trappole e il rilevamento degli spostamenti degli oggetti intrappolati le pinzette ottiche consentono la realizzazione di esperimenti di \emph{spettroscopia force-clamp}, approfonditi nella sezione \ref{sec:force_clamp}. - -Parallelamente la microscopia ottica ha permesso di descrivere i processi biologici con una precisione sempre maggiore, rendendo possibile la rilevazione e il tracciamento di singole molecole. In particolare -nell'ambito della microscopia di fluorescenza sono state sviluppate -tecniche per ricostruire immagini superando il \emph{limite di diffrazione}, per indurre la produzione di proteine fluorescenti grazie -all'ingegneria genetica, per rendere rilevabile il segnale di singoli fluorofori immobilizzati sopprimendo il rumore di quelli liberi in -soluzione. La teoria alla base di alcune di queste techniche è introdotta nella sezione \ref{sec:imaging}. +delle trappole e il rilevamento degli spostamenti degli oggetti +intrappolati le pinzette ottiche consentono la realizzazione di +esperimenti di \emph{spettroscopia force-clamp}, approfonditi nella +sezione \ref{sec:force_clamp}. + +Parallelamente la microscopia ottica ha permesso di descrivere i +processi biologici con una precisione sempre maggiore, rendendo +possibile la rilevazione e il tracciamento di singole molecole. +In particolare nell'ambito della microscopia di fluorescenza sono +state sviluppate tecniche per ricostruire immagini superando il +\emph{limite di diffrazione}, per indurre la produzione di proteine +fluorescenti grazie all'ingegneria genetica, per rendere rilevabile +il segnale di singoli fluorofori immobilizzati sopprimendo il rumore +di quelli liberi in soluzione. +La teoria alla base di alcune di queste techniche è introdotta +nella sezione \ref{sec:imaging}. Lo scopo di questa tesi è combinare un sistema di \emph{spettroscopia force-clamp} con un sistema di \emph{imaging di singola molecola} per l'esecuzione di misure in vitro simultanee e sincronizzate.