Macroarea di ricerca: Chimica Bioinorganica

Referenti: Enrico Monzani, Stefania Nicolis, Simone Dell’Acqua

Settori ERC: PE5_9 Coordination chemistry; PE5_11 Biological chemistry and chemical biology; PE5_7 Biomaterials synthesis

Ioni metallici e malattie neurodegenerative
Le malattie neurodegenerative sono caratterizzate dalla presenza di depositi proteici a livello neuronale e lo sviluppo di queste patologie è spesso collegato allo stress ossidativo indotto da metalli redox-attivi, come rame e ferro, e dalla relativa formazione di specie reattive dell'ossigeno (ROS). L’interesse si rivolge quindi allo studio dell’interazione tra i metalli e queste proteine neuronali e la reattività dei relativi complessi nelle reazioni ossidative.

Neuromelanine e morbo di Parkinson
La neuromelanina (NM) si accumula con l’età in particolari neuroni del cervello ma, in presenza di malattie neurodegenerative, la sua quantità diminuisce. Nel laboratorio si preparano modelli sintetici elaborati della NM e li si testa per determinare il suo collegamento con le malattie e per sviluppare una diagnosi veloce e non invasiva tramite MRI.

Complessi biomimetici di metallo-enzimi e catalizzatori bioispirati
L’interesse per la catalisi enzimatica è estremamente elevato in quanto gli enzimi compiono reazioni complesse con eccezionale efficienza catalitica ed elevata selettività. L’impiego di enzimi su larga scala è tuttavia limitato per la difficoltà di isolarli in elevate quantità e per la scarsa stabilità. Per i metallo-enzimi, lo sviluppo di complessi metallici a basso peso molecolare rappresenta una valida alternativa, al fine di generare analoghi funzionali dell’enzima o nuovi catalizzatori bioispirati.

Complessi a rilascio controllato di ossido di azoto
L’ossido di azoto (NO), pur essendo tossico ad alte concentrazioni, ha attività come vasodilatatore, neurotrasmettitore, agente antitumorale e come messaggero per le piante. Nel laboratorio si sintetizzano complessi a rilascio controllato di NO come principi attivi per farmaci (per l’ipertensione o antitumorali) e fitofarmaci (per aumentare la resistenza delle piante verso i parassiti).

Correlazione struttura/proprietà di metalloproteine
Piccole variazioni strutturali nel sito attivo influenzano molto l’attività e il meccanismo d’azione delle metallo-proteine. Viene studiato il rapporto struttura/proprietà su rame o eme proteine anche utilizzando sistemi modello di sintesi a basso peso molecolare. La caratterizzazione degli intermedi reattivi utilizza varie tecniche spettroscopiche e cinetiche, anche a basse temperature.

Università di Parma,
Università di Siena,
Università di Padova,
CNR Segrate,
Neurodegeneration Study Center (CESNE) dell’Università di Padova,
Max Planck Institute (Lipsia, Germania),
Universidade Nova de Lisboa (Portogallo)

E. Monzani, S. Nicolis, S. Dell'Acqua, A. Capucciati, C. Bacchella, F. Zucca, E. Mosharov, D. Sulzer, L. Zecca, L. Casella,
“Dopamine, oxidative stress and protein-quinone modifications in Parkinson's and other neurodegenerative diseases.”
Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 2019, 58, 6512–6527.

V. Pirota, S. Dell'Acqua, E. Monzani, S. Nicolis, L. Casella,
“Copper-Aß peptides and the oxidation of catecholic substrates: Reactivity and endogenous peptide damage.”
Chemistry – Eur. J, 2016, 22, 16964 –16973.

C. Bacchella, S. Gentili, D. Bellotti, E. Quartieri, S. Draghi, M. C. Baratto, M. Remelli, D. Valensin, E. Monzani, S. Nicolis, L. Casella, M. Tegoni, S. Dell’Acqua,
“Binding and reactivity of copper to R1 and R3 fragments of tau protein.”
Inorg. Chem., 2020, 59, 1, 274-286.

J.T. Brewster II, G.D. Thiabaud, P. Harvey, H. Zafar, J.F. Reuther, S. Dell’Acqua, R.M. Johnson, H.D. Root, P. Metola, A. Jasanoff, L. Casella, J.L. Sessler,
“Metallotexaphyrins as MRI-Active Catalytic Antioxidants for Neurodegenerative Disease: A Study Using Alzheimer’s Disease Models”.
Chem, 2020, 6 (3), 703-724.

A. Capucciati, M. Galliano, L. Bubacco, L. Zecca, L. Casella, E. Monzani, S. Nicolis,
“Neuronal proteins as targets of 3-hydroxykynurenine: Implications in neurodegenerative diseases”.
ACS Chem. Neurosci., 2019, 10, 3731-3739.

E. Lo Presti, M.L. Perrone, L. Santagostini, L. Casella, E. Monzani,
“A Stereoselective Tyrosinase Model Compound Derived from an m‑Xylyl‑L‑histidine Ligand”.
Inorg. Chem., 2019, 58, 7335-7344.

M. Monti, I. Hyseni, A. Pacini, E. Monzani. L. Casella, L. Morbidelli,
“Cross-talk between endogenous H2S and NO accounts for vascular protective activity of the metal-nonoate Zn(PipNONO)Cl”.
Biochem. Pharmacol., 2018, 152, 143-152.