Biologia dei sistemi, uno studio internazionale pubblicato su Nature Biotechnology.

Un articolo pubblicato l'8 settembre su Nature Biotechnology presenta un'accurata riflessione sull'affidabilità delle previsioni e dei metodi di indagine che nascono dalla biologia dei sistemi. La questione rilevante, di enorme interesse per la ricerca e per l'industria, riguarda la creazione di modelli che meglio rappresentano i fenomeni biologici. Il paper (Verification of systems biology research in the age of collaborative competition Nature Biotechnology 29, 811–815 2011) è frutto di una collaborazione internazionale. La biologia dei sistemi punta a fornire modelli efficaci dei sistemi biologici attraverso l'elaborazione di grandi quantità di dati. In aggiunta al valore scientifico intrinseco, questo tipo di ricerche può essere utile anche in altri contesti, come ad esempio per accelerare la progettazione in ambito sanitario, facilitando il lavoro dei decisori, e potrebbe contribuire nel contempo a limitare la necessità di studi clinici a lungo termine.
Del gruppo di ricerca internazionale che ha firmato il paper fanno parte, tra gli altri: il Laboratorio di bioinformatica del CRS4 (Alberto de la Fuente), il laboratorio IBM Computational Biology Center di New York (Pablo Meyer, Raquel Norel, J Jeremy Rice, Ajay Royyuru, Gustavo Stolovitzky), il Center for Computational Biology and Bioinformatics della Columbia University di New York (Andrea Califano, Dennis Vitkup), il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory e Broad Institute del MIT e Harvard, Cambridge (Daniel Marbach), Biobase GmbH, Wolfenbuettel, Germania (Frank Schacherer).

Different paths for reaching systems biology verification are represented, both for academia (blue) and for industry (red). Black represents pathways common to industry and academia. The color of the rectangles represent the grounds on which the assessment of systems biology results are based: mostly on innovation (green), mostly robustness (orange) and both innovation and robustness (yellow). The thickness of the arrows represents the current predominant pathway [Picture from Nature Biotechnology]

Nature Biotechnology:

VIETATO TUFFARE

Foto: Andrea Mameli, 2011

Tuttestorie 2011 Non dirlo a nessuno!

Per il sesto anno consecutivo Cagliari accoglie il grande festival di letteratura per ragazzi Tuttestorie. Ma Non dirlo a nessuno! Stavolta il festival, che non è solo per ragazzi, non si svolge solo a Cagliari. Stavolta ci sono anche Carbonia, Gonnesa, Isili, Mogoro, Oliena, Posada, Quartu. Gli appuntamenti in programma sono 270. Gli ospiti 70. Ascolteremo autori divertenti e temi interessanti. Ci saranno segrete sorprese come le mani giganti alla caccia di segreti e pettegolezzi. Tutti saremo invitati a raccogliere i segreti degli abissi. Ci sarà la traduttrice di Harry Potter e autrice dell'unico libro per ragazzi giunto finora in finale al premio Strega Beatrice Masini.
E ci saranno due appuntamenti di Scienza: "I magnifici dieci" con Anna Cerasoli, "Tecnoscienza" con Annalisa Bugini, "Minidarwin in Amazzonia) con Paola Catapano. Avrò l'onore e il piacere di presentare Paola e il suo terzo volume dedicato ai Minidarwin. Ma che invidia per quei ragazzini sulle orme di Charles Darwin...
Ci saranno le letture per bambini di zero anni, i laboratori, il teatro, le mostre, gli incontri con gli autori e le tavole rotonde di "Babbo Parking" con uno sguardo sull'adolescenza
Segreti e silenzi con Lizzi Doron e Lia Levi parlano della Shoah e della sua eredità per le generazioni successive. Saranno coinvolti anche i bambini della Scuola in ospedale del reparto di Oncologia Pediatrica dell'ospedale Microcitemico di Cagliari. Emanuela Nava si recherà nei reparti a raccontare "Il gatto che aveva perso la coda".
Ci saranno come sempre anche le scuole, con 8750 bambini e ragazzi coinvolti e già iscritti (3 mila in più rispetto all'anno scorso!). Massiccia richiesta dalle primarie (una cinquantina di scuole tuttora in lista d'attesa): in tutto 110 gruppi da tutta la Sardegna, cui si aggiungono 50 medie e 12 superiori.
Una festa meravigliosa che non smette di stupire.

Scuola Estiva Annuale Sarda di Astrofisica, dal 12 al 17 settembre 2011

Una classe di 75 allievi, provenienti da 21 Paesi, per un corso intensivo tenuto da esperti internazionali. Sono questi i numeri della prima Scuola Estiva Annuale di Astrofisica che si svolgerà nel Parco Scientifico e Tecnologico della Sardegna, dal 12 al 17 settembre 2011, L'iniziativa è dell'Osservatorio Astronomico di Cagliari dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dall'Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Argomenti delle lezioni: radioastronomia, tecniche radio per la ricerca scientifica e le attività spaziali.
La Scuola, diretta dall'astrofisico Andrea Possenti, è inserita nel catalogo "Summer School in Sardegna", voluto dalla Regione Autonoma della Sardegna con l'intenzione di potenziare la rete della ricerca.

Coincidenze e Larrivey (Cultura, inserto Estate, L'Unione Sarda, pag. XI)

Cita anche Joaquìn Larrivey il saggio di Ennio Peres “Un mondo di coincidenze. Curiosità, teorie e false credenze in merito ai capricci del Destino” (Ponte alle Grazie, 250 pagine, 15 euro). Le cifre stampate sulle maglie di quattro giocatori del Cagliari, citati da Cellino dopo la vittoria dell'8 novembre 2009 (Larrivey 23, Matri 32, Pisano 14 e Conti 5), uscirono sulla ruota di Palermo una settimana dopo. Questa e numerose altre coincidenze sono analizzate con cura da Peres e riportate alla loro condizione naturale: accostamenti casuali e del tutto fortuiti, quando non sono pilotati ad arte. «Ogni coincidenza - spiega Peres - prende vita nel momento in cui viene rilevata». Forse allora aveva ragione Voltaire, avvezzo a dire che il caso non esiste: se qualcosa accade, significa che ha ragione di accadere.
Molte persone possono trarre conforto dalle coincidenze perché emozionano?
«Se si vive con atteggiamento distaccato il rapporto con le coincidenze, la loro rilevazione può fornire non solo emozione e piacere, ma anche spunti di riflessione sulla complessità del mondo. Se, però, si ha la tendenza ad attribuire sistematicamente il loro verificarsi a oscure forze soprannaturali, allora si può rischiare di vivere momenti di sgomento».
Che reazioni ha suscitato il libro?
«Nell'ambito delle mie conoscenze personali posso dire che il libro è piaciuto a tutti, perché è stato considerato scorrevole e divertente. Però una sola persona, una giornalista della Rai, mi ha detto che la lettura l'ha aiutata a liberarsi di alcune superstizioni che la assillavano».
Peres è un enigmista, ma lui preferisce l'appellativo di “giocologo”, e ha ottenuto numerosi riconoscimenti, tra cui il premio Personalità Ludica e il Premio internazionale Pitagora. Laureato in Matematica, ha scritto libri divulgativi, è autore di trasmissioni tv, ha collaborato con il quotodiano La Stampa nella rubrica “Lettere e Cifre”. E dal 1995 scrive giochi e quiz per “Linus”. Per la sua competenza in enigmi fu interpellato sui presunti codici contenuti nelle lettere di Aldo Moro. Recentemente ha proposto la sfida del “Cruciverba più difficile del mondo”.
Andrea Mameli
(Cultura, inserto Estate, quotidiano L'Unione Sarda, pag. XI, 8 settembre 2011)

Simulazioni molecolari della mutazione F610A nell'AcrB.

In questo lavoro vengono impiegate simulazioni di dinamica molecolare classica per comprendere l'effetto della sostituzione tra felinalanina e alanina, nella proteina di trasporto AcrB. Questa proteina, presente sulla membrana di molti batteri, tra cui l'Escherichia Coli, è chiamata "multi-drug-resistance (MDR) pump" in quanto è in grado di espellere una serie di composti, tra cui molti antibiotici, aventi caratteristiche chimiche e strutturali molto diverse fra loro.
"Il fenomeno della MDR - spiega Attilio Vittorio Vargiu (SLACS & Department of Physics, University of Cagliari) - è coinvolto nella resistenza batterica ai vecchi e nuovi antibiotici, un fenomeno che sta assumendo dimensioni preoccupanti in diversi continenti. Si ritiene che la proteina AcrB espella i substrati tramite un meccanismo di rotazione funzionale. Infatti essa è composta da tre unità distinte (anch'esse proteine identiche fra loro) che assumono in maniera sequenziale e organizzata diverse conformazioni, funzionali all'espulsione delle sostanze nocive dall'interno della membrana batterica. La mutazione studiata in questo lavoro, che inibisce l'espulsione, riguarda l'amminoacido numero 610 (F610A per l'appunto)".
Numerosi lavori sperimentali indicano che questa mutazione inibisce l'azione dell'AcrB indipendentemente dall'antibiotico considerato. "Tuttavia - sottolinea Vargiu - attualmente non si conosce il meccanismo molecolare all'origine di questo effetto, e il nostro studio consiste proprio nel confrontare i movimenti subiti da un antibiotico, la doxorubicina, nella proteina mutata e non. Abbiamo così scoperto che la mutazione aumenta considerevolmente l'affinità dell'antibiotico per il sito di legame nell'AcrB, e quindi la sua espulsione sarà più difficile. Abbiamo anche ipotizzato un secondo meccanismo per il quale l'antibiotico potrebbe comportarsi da inibitore della proteina mutata".
Questo lavoro, frutto di una collaborazione internazionale, apre la strada a nuovi esperimenti che possono confermare queste ipotesi.

Effect of the F610A Mutation on Substrate Extrusion in the AcrB Transporter: Explanation and Rationale by Molecular Dynamics Simulations
Vargiu AV, Collu F, Schulz R, Pos KM, Zacharias M, Kleinekathöfer U, Ruggerone P.
CNR-IOM, Unità SLACS, S.P. Monserrato (CA), Sardinia Island, Italy
School of Engineering and Science, Jacobs University Bremen, Germany
Cluster of Excellence Frankfur, Macromolecular Complexes and Institute of Biochemistry, Goethe University Frankfurt, Germany
Physik-Department, Technische Universitt München, Germany
Abstract
The tripartite efflux pump AcrAB-TolC is responsible for the intrinsic and acquired multidrug resistance in Escherichia coli. Its active part, the homotrimeric transporter AcrB, is in charge of the selective binding of substrates and energy transduction. The mutation F610A has been shown to significantly reduce the minimum inhibitory concentration of doxorubicin and many other substrates, although F610 does not appear to interact strongly with them. Biochemical study of transport kinetics in AcrB is not yet possible, except for some β-lactams, and other techniques should supply this important information. Therefore, in this work, we assess the impact of the F610A mutation on the functionality of AcrB by means of computational techniques, using doxorubicin as substrate. We found that the compound slides deeply inside the binding pocket after mutation, increasing the strength of the interaction. During subsequent conformational alterations of the transporter, doxorubicin was either not extruded from the binding site or displaced along a direction other than the one associated with extrusion. Our study indicates how subtle interactions determine the functionality of multidrug transporters, since decreased transport might not be simplistically correlated to decreased substrate binding affinity.

Publication Date (Web): June 27, 2011
Copyright © 2011 American Chemical Society

Voglia di costruire con le proprie mani. Motore elettrico, eolico verticale e altro.

Costruire con le mie mani, riparare, reinventare, riusare, non piace solo a me. Ho scoperto che è una passione comune a molte persone. Non spiegherei altrimenti lo strapotere del post Costruire un motore elettrico con le proprie mani (del 22 dicembre 2007) nella classifica dei post pià visti di Linguaggio Macchina. Questo post ogni mese è in testa alla classifica e finora ha avuto 4.373 Visualizzazioni di pagine (al 5 settembre 2011). Al secondo posto: Eolico verticale artigianale by M. Cogoni e A. Mameli (del 9 marzo 2009) in cui spiego come io e Marco siamo riusciti a costruire un piccolo eolico verticale, pubblicato sul mensile di educazione ambientale Pinkaro (con 1.194 Visualizzazioni di pagine al 5 settembre 2011). Bisogno di evadere da una quotidianità piena di acquisti compulsivi? Desiderio di creativirà? Voglia di risparmiare? Forse tutte queste motivazioni insieme. Cercando nel web si scoprono molti siti e blog con consigli per costruire, come Beads and Tricks che insegna a creare capi originali riusando vestiti vecchi o Instructables, autentica miniera d'oro per nuove idee: dai lampadari di plastica riciclata ai forni solari.
Una caratteristica importante è la ricchezza di illustrazioni, grazie alle quali è più facile capire come fare. Un classico esempio è Build electric motor (Museum and Science and Industry, Chicago) da cui sono tratte le fotografie seguenti.

Andrea Mameli www.linguaggiomacchina.it 6 settembre 2011

Il pianeta di diamante. Parla Marta Burgay (L'unione Sarda, 5 settembre 2011)

“Esploratori dell'infinito”, un film del 1954 diretto da Richard Carlson, racconta le gesta di tre astronauti in missione nello spazio a catturare meteoriti. L'impresa si rivela più impegnativa del previsto: uno muore e uno si perde nell'infinito. Ma il terzo astronauta riesce a fare ritorno con i preziosi frammenti del corpo celeste che risultano fatti di diamante. La fantasia è stata superata dalla realtà con la scoperta, annunciata il 25 agosto su Science, di un pianeta grande cinque volte la Terra, composto di carbonio e ossigeno allo stato cristallino. Allo studio, condotto da un gruppo internazionale di astronomi, hanno partecipato quattro astronomi dell'Osservatorio di Cagliari, cacciatori di pulsar: Andrea Possenti, Marta Burgay, Nichi D'Amico e Sabrina Milia. 

Marta Burgay, cercavate un'altra pulsar e invece avete trovato un tesoro interstellare? 

«Il progetto di ricerca nei cui dati abbiamo trovato la pulsar attorno alla quale orbita il "pianeta di diamante" è una campagna osservativa su vasta scala. Uno degli scopi dichiarati è sempre stato quello di trovare qualche sorgente celeste peculiare, ma un gioiello di questa portata, in senso metaforico e letterale, non me lo sarei aspettato!» 

Un eventuale popolo di abitanti in quel pianeta come dovrebbe essere fatto? 

«Difficile a dirsi. Se fossero chimicamente simili a noi troverebbero difficile sopravvivere, non solo perché, si sa, dai diamanti non nasce niente, ma anche perché il loro Sole, la pulsar PSR J1719-1438, è morta da diverse centinaia di milioni di anni!» 

Avete pensato di sfruttare quel giacimento immenso per finanziare le vostre ricerche? 

«Non appena capiremo come facevano in Star Trek ad andare più veloci della luce, non avremo più problemi di fondi. Finalmente!» 

Quali scoperte ci aspettano? 

«Puntiamo alla scoperta di una pulsar che ruoti attorno a un buco nero, chissà che con il radiotelescopio sardo prossimo venturo, SRT, non sia la volta buona!» 

Andrea Mameli 

articolo pubblicato nell'inserto Estate (pagina della Cultura) del quotidiano L'unione Sarda, il 5 settembre 2011

Musica e memoria, nuove indicazioni da uno studio australiano sulle demenze.

Perché le persone malate di Alzheimer dimenticano nomi, parole e concetti mentre possono ricordare le informazioni se queste giungono alle loro orecchie sotto forma di canzone? Partendo da questo interrogativo, basati sui loro studi, i ricercatori del Neuroscience Research Australia (centro coordinato da Olivier Piguet) hanno chiesto a 27 volontari affetti da demenza (14 Alzheimer e 13 di demenza semantica) e 20 sani di ascoltare 60 brani musicali. La metà dei motivi nusicali erano di quelli più conosciuti, come Happy Birthday e Jingle Bells, ascoltati in ordine casuale, mentre altre 48 registrazioni erano non erano altro che rumori ambientali.
Lo studio, coordinato da John Hodges e dallo studente di dottorato Sharpley Hsieh, mostra che le persone affette da demenza semantica hanno avuto maggiori difficoltà a identificare motivi celebri rispetto ai malati di Alzheimer. Mettendo a confronto le regioni del cervello danneggiate dalle rispettive patologie è stato relativamente semplice individuare l'area deputata alla memoria musicale nei due gruppi di soggetti malati. I ricercatori autraliani, nel loro articolo pubblicato su 'Brain' il 31 agosto 2011, sospettano che il lobo temporale anteriore destro sia coinvolto nel riconoscimento dei brani celebri. Nello studio del 2006 il lobo temporale anteriore destro era identificato come il responsabile del nostro modo di capire concetti e parole.
D'altro canto le osservazioni con la Risonanza Magnetica mostrano che il lobo temporale anteriore destro risulta gravemente danneggiato nella maggior parte delle persone con demenza semantica, nel qual caso le persone riesco a parlare fluentemente ma senza ricordare i concetti astratti e i nomi di oggetti e persone. Secondo Olivier Piguet lo studio fornisce nuove opportunità di affrontare le problematiche legate alla memoria e queste indicazioni "potrebbe rivelarsi utili anche nel rapporto quotidiano con parenti e assistenti".

Andrea Mameli, 4 settembre 2011
[La figura in alto a sinistra: A) mostra il restringimento delle aree del cercello nei pazienti affetti da demenza confrontate con i cervelli di individui sani; B aree del cervello importanti per il riconoscimento di brani famosi (rosso), facce di persone famose (blu), suoni (giallo) e nomi di oggetti (verde)]

Neural basis of music knowledge: evidence from the dementias (Brain, 21 August 2011) by: Sharpley Hsieh, Michael Hornberger, Olivier Piguet, John R. Hodges.
Summary
The study of patients with semantic dementia has revealed important insights into the cognitive and neural architecture of semantic memory. Patients with semantic dementia are known to have difficulty understanding the meanings of environmental sounds from an early stage but little is known about their knowledge for famous tunes, which might be preserved in some cases. Patients with semantic dementia (n = 13), Alzheimer's disease (n = 14) as well as matched healthy control participants (n = 20) underwent a battery of tests designed to assess knowledge of famous tunes, environmental sounds and famous faces, as well as volumetric magnetic resonance imaging. As a group, patients with semantic dementia were profoundly impaired in the recognition of everyday environmental sounds and famous tunes with consistent performance across testing modalities, which is suggestive of a central semantic deficit. A few notable individuals (n = 3) with semantic dementia demonstrated clear preservation of knowledge of known melodies and famous people. Defects in auditory semantics were mild in patients with Alzheimer's disease. Voxel-based morphometry of magnetic resonance brain images showed that the recognition of famous tunes correlated with the degree of right anterior temporal lobe atrophy, particularly in the temporal pole. This area was segregated from the region found to be involved in the recognition of everyday sounds but overlapped considerably with the area that was correlated with the recognition of famous faces. The three patients with semantic dementia with sparing of musical knowledge had significantly less atrophy of the right temporal pole in comparison to the other patients in the semantic dementia group. These findings highlight the role of the right temporal pole in the processing of known tunes and faces. Overlap in this region might reflect that having a unique identity is a quality that is common to both melodies and people.

Researchers find location of 'Waltzing Matilda' in the brain (Neuroscience Research Australia)


Oliveri Piguet