Structural analysis of molecular recognition and ligand association processes

Molecular recognition is a fundamental step in essentially any biochemical process. Detailed structural knowledge is crucial to have a better understanding of the processes in which the two interacting molecular partners are involved and can be exploited in several applied fields such as supramolecular design of new molecular assemblies, rational drug design, and enzyme engineering. In the context of molecular recognition, I have investigated (mainly by single crystal x-ray crystallography) some relevant protein-protein and protein-ligand systems in order to gain detailed structural insights on the interactions involved, at atomic level. First, the STAS domain of prestin, an anion-dependent motor protein, and its interaction with monovalent anions and with calmodulin. Second, the interaction between protein kinases (CDK2 and CK2) and BCLXL, and inhibitors, for the rational design of specific drugs targeting these proteins involved in different types of cancer.

Il riconoscimento molecolare è uno step fondamentale nei processi biochimici. Una conoscenza strutturale dettagliata è cruciale per capire meglio i processi in cui sono coinvolti due partner molecolari interagenti e può essere sfruttata in vari campi come il disegno di nuovi assemblamenti sopramolecolari, il disegno razionale di farmaci e l’ingegnerizzazione di enzimi. In questo contesto, ho investigato (prevalentemente tramite cristallografia a raggi x su cristallo singolo) alcuni sistemi proteina-proteina e proteina-ligando per ottenere dettagli strutturali delle interazioni coinvolte, a livello atomico. In primis, il dominio STAS di prestina, una proteina motrice anionidipendente, e la sua interazione con anioni monovalenti e con calmodulina. Poi, l’interazione tra protein chinasi (CDK2 e CK2) e BCL-XL, e inibitori, per il disegno razionale di farmaci specifici nel colpire queste proteine coinvolte in vari tipi di cancro.