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\title{Master Thesis}
\author{Lorenzo Zolfanelli}
\date{April 2020}

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\chapter*{Abstract}
\selectfont

Alcuni meccanismi fondamentali per la comprensione del funzionamento
dei tessuti e degli organismi multicellulari sono ancora largamente
incompresi.  In particolare la meccanotrasduzione, ovvero la
traduzione di stimoli e sollecitazioni meccaniche in segnali
biochimici, è un fenomeno di fondamentale importanza per molte
funzioni critiche degli organismi viventi, come quelle responabili
dell'organizzazione e dell'equlibrio dei tessuti cellulari. La
meccanotrasduzione ha origine dall'interazione tra due o più proteine
che, modificando in base alle sollecitazioni esterne le proprie
caratteristiche conformazionali, possono modulare loro attività in
funzione dell'ambiente meccanico circostante. In questo lavoro di tesi
viene proposto l'utilizzo di tecniche laser avanzate per la
caratterizzazione di questi meccanismi di interazione. Viene descritta
la realizzazione di un apparato sperimentale adatto a misurare e
quantificare la cinetica di legame tra le proteine coinvolte al
variare della forza applicata su esse.  Per questo scopo viene
implementato un sistema in grado di applicare una forza controllata
con estreme precisione su singole molecole biologiche, sfruttando le
proprietà dell'interazione tra radiazione-materia e in particolare la
possibilità di intrappolare otticamente microsfere dielettriche usando
un fascio gaussiano altamente focalizzato.  Un elemento di particolare
novità che caratterizza l'apparato realizzato è la combinazione di
tecniche di spettroscopia di forza con tecniche di imaging di singola
molecola: in questo modo viene proposto un metodo per analizzare
contemporeanamente l'interazione di più di due proteine per volta - ad
esempio osservando la presenza di eventuali altri co-fattori legati e
misurando come essi possano modificare l'interazione studiata.
Utilizzando fasci di luce inclinati o l'onda evanescente prodotta in
caso di riflessione interna totale è possibile rivelare co-fattori
marcati con sonde fluorescente in prossimità delle proteine
studiate. Correlando temporalmente le informazioni sulla
localizzazione dei co-fattori con le cinetiche di interazione
acquisite a forza costante è possibile andare a caratterizzare più
completamente meccanismi di meccanotrasduzione come quelli
responsabili dell'adesione tra le cellule nei tessuti degli orgaanismi
viventi, in un'ambientazione estremamente controllata dove il tipo
e il numero di elementi interagenti è esattamente determinato.



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