Benedetta Mennucci
ERC Advanced Grant (ERC-2017-ADG): LIFETimes - Light-Induced Function: from Excitation to Signal through Time and Space
Sviluppare e applicare nuovi software capaci di simulare la funzione biologica di proteine fotoresponsive in piante e batteri: questo l’obiettivo del progetto di ricerca LIFETimes, acronimo di “Light-Induced Function: from Excitation to Signal through Time and Space”, per il quale la professoressa Benedetta Mennucci, del dipartimento di Chimica e Chimica Industriale dell'Università di Pisa, ha ricevuto un prestigioso finanziamento di 2,4 milioni di euro dallo European Research Council (ERC).
L’idea che sta alla base del progetto è partire da un evento all'apparenza semplice, come l'assorbimento della luce da parte di una molecola contenuta all’interno di una proteina, seguire le trasformazioni strutturali che ne derivano, per arrivare infine alla funzione biologica. La professoressa Mennucci, insieme al suo team, proverà a simulare al computer l’intera sequenza di questi processi fotoindotti: “La completezza e l’accuratezza di queste simulazioni rappresenteranno una svolta nella comprensione dei meccanismi molecolari che regolano le funzioni biologiche fotoattivate e ci aiuteranno a imparare a modificarle in modo non invasivo utilizzando la luce e quindi potendo ottenere una risoluzione spazio-temporale senza precedenti.”
Grazie al nuovo punto di osservazione proposto dalla ricerca, sarà possibile non soltanto rivelare dei meccanismi di funzionamento “progettati” in Natura, ma anche fornire strumenti pratici per testare artificialmente nuove tecniche di controllo di processi cellulari.
Su 2.167 proposte, 269 gli ERC Advanced Grant assegnati quest’anno a ricercatori eccellenti, dei quali 11 italiani: LIFETimes è l’unico progetto finanziato in Italia nel settore della Chimica, valutato positivamente come “high-risk/high-gain” dalla più prestigiosa agenzia europea per il finanziamento della ricerca, il cui solo criterio di selezione è l’eccellenza scientifica.
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ERC Starting Grant (ERC-2011-StG): EnLight - The interplay between quantum coherence and environment in the photosynthetic electronic energy transfer and light-harvesting: a quantum chemical picture
Gli organismi fotosintetici (piante, alghe e alcuni batteri) sono caratterizzati da un’efficienza quantica praticamente del 100%: questo significa che tutta la luce assorbita dai pigmenti posti all’interno delle proteine Light-Harvesting (o proteine “antenna”) viene trasferita al centro di reazione dove l’energia luminosa viene trasformata in energia chimica. All’efficienza, i sistemi antenna uniscono anche una “robustezza” estrema riuscendo ad adattarsi ai rapidi cambiamenti ambientali e di illuminazione. La spiegazione per questa combinazione di efficienza e adattabilità non è nota mentre è chiaro che capirne i meccanismi è di fondamentale importanza allo scopo di progettare sistemi artificiali capaci di sfruttare al meglio l'energia solare. Lo scopo finale del progetto EnLight è stato proprio quello di individuare e spiegare i meccanismi molecolari alla base del comportamento dei sistemi antenna di diversi organismi fotosintetici mettendo in evidenza il ruolo che in questi meccanismi giocano i vari attori, cioè i pigmenti molecolari, la matrice proteica ed il solvente.
Tale scopo è stato raggiunto formulando nuovi modelli e trasformandoli in efficienti codici di calcolo capaci di simulare l’intero processo dinamico. Il progetto ha avuto carattere multidisciplinare integrando conoscenze di tipo chimico, e quindi molecolare, con tecniche computazionali e con strumenti interpretativi che invece sono propri della biologia.
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