Biocristallografia e Biomineralizzazione

Studio della struttura tridimensionale di macromolecole biologiche, dei processi di deposizione dei biominerali e di materiali di ispirazione biologica.

Responsabili scientifici/coordinatori

Giuseppe Falini

Professore ordinario

Simona Fermani

Professoressa associata

Attività di ricerca

Le attività di ricerca del gruppo sono focalizzate sullo

  1.  studio strutturale in soluzione e determinazione della struttura cristallina di macromolecole biologiche e pseudo-peptidi;
  2.  studio dei processi di biomineralizzazione in organismi sottoposti a stress ambientali;
  3.  progettazione, sintesi e caratterizzazione di substrati innovativi per la cristallizzazione di bio-minerali e macromolecole biologiche;
  4. progettazione e sintesi di materiali di ispirazione biologica e da biomateriali di scarto.

Settori ERC

PE5 Synthetic Chemistry and Materials: Materials synthesis, structure-properties relations, functional and advanced materials, molecular architecture, organic chemistry
PE5_1 Structural properties of materials
PE5_2 Solid state materials
PE5_7 Biomaterials synthesis.

LS1 Molecular and Structural Biology and Biochemistry: Molecular synthesis, modification and interaction, biochemistry, biophysics, structural biology, metabolism, signal transduction
LS1_1 Molecular interactions
LS1_9 Structural biology (crystallography and EM)

Collaborazioni

Il gruppo collabora con vari gruppi nazionali dell’Università di Bologna, Università di Roma “Sapienza”, Università di Bari “A. Moro”, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT, Genova) ed Elettra Sincrotrone (Trieste).

Collabora inoltre con diversi gruppi di ricerca internazionali:

  • Dr. S. D. Lemaire, Institut de Biologie Physico-Chimique, CNRS, Sorbonne Université (Paris, France);
  • Prof. J.M. Garcia-Ruiz, Dr. J.A. Gavira and Dr. J. Gomez Morales, Laboratorio de Estudios Crystalograficos, Instituto Andaluz de Ciencias de la Tierra (Granada, Spain);
  • Prof. B. Pokroy, Department of Materials Science & Engineering, Technion - Israel Institute of Technology (Haifa, Israel);
  • Dr. D. Kralj, Division of Materials Chemistry, Ruder Boskovic Institute (Zagreb, Croatia);
  • Prof. Dr. Helmut Cölfen, Department of Chemistry, Physical Chemistry, University of Konstanz (Konstanz, Germany);
  • Prof. T. Mass, Marine Biology Department, University of Haifa (Haifa, Israel).

Membri del gruppo

Produzione scientifica

Selezione degli ultimi 5 anni:

M. Zaffagnini, L. Michelet, C. Sciabolini, N. Di Giacinto, S. Morisse, C.H. Marchand, P. Trost, S. Fermani*, S.D. Lemaire. “High resolution crystal structure and redox properties of chloroplastic triosephosphate isomerase from Chlamydomonas reinhardtii” (2014) Mol. Plant 7(1), 101-120. doi: 10.1093/mp/sst139 (coverpage)

S. Goffredo, F. Prada, E. Caroselli, B. Capaccioni, F. Zaccanti, L. Pasquini, P. Fantazzini, S. Fermani, M. Reggi, O. Levy, K. E. Fabricius, Z. Dubinsky, G. Falini. “Biomineralization control related to population density under ocean acidification” (2014), Nat. Clim. Chang., 4(7), 593-597. doi: 10.1038/NCLIMATE2241

M. Sancho-Tomás, S. Fermani, S. Goffredo, Z. Dubinsky, J.M. Garcia-Ruiz, J. Gómez-Morales, G. Falini. “Exploring coral biomineralization in gelling environments by means of the counter diffusion system” (2014), Cryst. Eng. Comm. 16, 1257-1266. doi: 10.1039/c3ce41894d (coverpage)

S. Morisse, L. Michelet, M. Bedhomme, C. H. Marchand, M. Calvaresi, P. Trost, S. Fermani, M. Zaffagnini, S. D. Lemaire. “Thioredoxin-dependent Redox Regulation of Chloroplastic Phosphoglycerate Kinase from Chlamydomonas reinhardtii” (2014), J. Biol. Chem., 289, 30012-30024. doi:10.1074/jbc.M114.597997

G. Falini, S. Fermani, M. Reggi, B. Njegić Džakula, D. Kralj. “Evidence of structural variability among synthetic and biogenic vaterite.” (2014), Chem Commun., 50(97):15370-3. doi: 10.1039/c4cc05054a

G. Magnabosco, M. Di Giosia, I. Polishchuk, E. Weber, S. Fermani, A. Bottoni, F. Zerbetto, P. G. Pelicci, B. Pokroy, S. Rapino, G. Falini, M. Calvaresi. “Calcite Single Crystals as Hosts for Atomic-Scale Entrapment and Slow Release of Drugs.” (2015), Adv. Healthc. Mater., 4(10), 1510-1516. doi: 10.1002/adhm.201500170. Erratum in: Adv. Healthc. Mater. (2015), 4(13):1899.

A. Del Giudice, N. P. Viorel, L. Galantini, G. Falini, P. Trost, S. Fermani*, F. Sparla. “Unravelling the shape and structural assembly of the photosynthetic GAPDH-CP12-PRK complex from Arabidopsis thaliana by small-angle X-ray scattering analysis” (2015) Acta Crystallog. Section D – Biological Crystallography 71, 2372-2385. doi: 10.1107/S1399004715018520

P. Fantazzini, S. Mengoli, L. Pasquini, V. Bortolotti, L. Brizi, M. Mariani, M. Di Giosia, S. Fermani, B. Capaccioni, E. Caroselli, F. Prada, F. Zaccanti, O. Levy, Z. Dubinsky, J. A. Kaandorp, P. Konglerd, J. U. Hammel, Y. Dauphin, J. P. Cuif, J. C. Weaver, K. E. Fabricius, W. Wagermaier, P. Fratzl, G. Falini, S. Goffredo. “Gains and losses of coral skeletal porosity changes with ocean acidification acclimation.” (2015), Nat. Commun., 6, 7785. doi: 10.1038/ncomms8785.

M. Zaffagnini, S. Fermani$, M. Calvaresi, R. Orrù, L. Iommarini, F. Sparla, G. Falini, A. Bottoni, P. Trost. “Tuning Cysteine Reactivity and Sulfenic Acid Stability by Protein Microenvironment in Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenases of Arabidopsis Thaliana” (2016) Antioxidants & Redox Signaling, 24(9), 502-517. doi: 10.1089/ars.2015.6417 (cover page)

M. Di Giosia, I. Polishchuk, E. Weber, S. Fermani, L. Pasquini, N. Pugno, F. Zerbetto, M. Montalti, M. Calvaresi, G. Falini, B. Pokroy “Bioinspired Nanocomposites: Ordered 2D Materials Within a 3D Lattice” (2016), Adv. Funct. Mat. 26, 5569-5575. doi: 10.1002/adfm.201601318

F. Gizzi, M.G. Caccia, G.A. Simoncini, A. Mancuso, M. Reggi, S. Fermani, L. Brizi, P. Fantazzini, M. Stagioni, G. Falini, C. Piccinetti, S. Goffredo. “Shell properties of commercial clam Chamelea gallina are influenced by temperature and solar radiation along a wide latitudinal gradient” (2016) Scientific Reports 6, 36420. doi: 10.1038/srep36420

P. Trost, S. Fermani, M. Calvaresi, M. Zaffagnini. “Biochemical basis of sulphenomics: how protein sulphenic acids may be stabilized by the protein microenvironment.” (2017) Plant Cell Environ. 40(4), 483-490. doi: 10.1111/pce.12791

M. Pasquini, S. Fermani*, D. Tedesco, C. Sciabolini, P. Crozet, M. Naldi, J. Henri, U. Vothknecht, C. Bertucci, S. D. Lemaire, M. Zaffagnini, F. Francia. Structural basis for the magnesium-dependent activation of transketolase from Chlamydomonas reinhardtii” (2017), Biochim. Biophys Acta, 1861 (8), 2132-2145 doi: 10.1016/j.bbagen.2017.05.021

C. Samorì, E. Caroselli, F. Prada, M. Reggi, S. Fermani, Z. Dubinsky, S. Goffredo, G. Falini. “Ecological relevance of skeletal fatty acid concentration and composition in Mediterranean scleractinian corals” (2017) Sci Rep. 16;7(1), 1929. doi: 10.1038/s41598-017-02034-2

A. Naggi, G. Torri, M. Iacomini, G. C. Castelli, M. Reggi, S. Fermani, Z. Dubinsky, S. Goffredo, G. Falini. “Structure and Function of Stony Coral Intraskeletal Polysaccharides” (2018) ACS Omega 3(3), 2895-2901. doi: 10.1021/acsomega.7b0205

D. Montroni, F. Valle, S. Rapino, S. Fermani, M. Calvaresi, M.J. Harrington, G. Falini. “Functional Biocompatible Matrices from Mussel Byssus Waste”, (2018) ACS Biomaterials Science & Engineering 4(1), 57-65. doi: 10.1021/acsbiomaterials.7b00743

S. Fermani*, M. Calvaresi, V. Mangini, G. Falini, A. Bottoni, G. Natile, and F. Arnesano.. “Aggregation pathways of native-like ubiquitin promoted by single-point mutation, metal ion concentration and dielectric constant of the medium” (2018), Chem. Eur. J., 24; 4140-4148; doi:10.1002/chem.201705543

C.H. Marchand, S. Fermani*, J. Rossi, L. Gurrieri, D. Tedesco, J.Henri, F. Sparla, P. Trost, S.D. Lemaire, M. Zaffagnini. “Structural and Biochemical Insights into the Reactivity of Thioredoxin h1 from Chlamydomonas reinhardtii” (2019) Antioxidants (Basel) 8(1). pii: E10. doi: 10.3390/antiox8010010

B. Njegić Džakula, S. Fermani, Z. Dubinsky, S. Goffredo, G. Falini. D. Kralj. “In Vitro Coral Biomineralization under Relevant Aragonite Supersaturation Conditions” (2019), Chem. Eur. J., 24; 4140-4148; doi: 10.1002/chem.201900691.

D. Montroni, S. Fermani, K. Morellato, G. Torri, A. Naggi, L. Cristofolini, G. Falini. “β-Chitin samples with similar microfibril arrangement change mechanical properties varying the degree of acetylation” (2019), Carbohydr. Polym. 207,26-33. doi: 10.1016/j.carbpol.2018.11.069.

L. Gurrieri, A. Del Giudice, N. Demitri, G. Falini, N. V. Pavel, M. Zaffagnini, M. Polentarutti, P. Crozet, C. H. Marchand, J. Henri, P. Trost, S. D. Lemaire, F. Sparla, and S. Fermani*. “Arabidopsis and Chlamydomonas phosphoribulokinase crystal structures complete the redox structural proteome of the Calvin–Benson cycle” (2019), Proc Natl Acad Sci USA., 116(16), 8048-8053. doi: 10.1073/pnas.1820639116

M. Zaffagnini, S. Fermani, C.H. Marchand, A. Costa, F. Sparla, N. Rouhier, P. Geigenberger, S.D. Lemaire, P. Trost “Redox Homeostasis in Photosynthetic Organisms: Novel and Established Thiol-Based Molecular Mechanisms” (2019), Antioxid Redox Signal. doi: 10.1089/ars.2018.7617