Organizzazione strutturale della catena respiratoria mitocondriale

La catena respiratoria mitocondriale è principalmente costituita da proteine integrali della membrana interna, che hanno la capacità di accoppiare il flusso elettronico, dovuto alle reazioni redox che esse catalizzano, al trasporto di protoni dalla matrice del mitocondrio verso lo spazio intermembrana. Qui i protoni accumulati creano un gradiente elettrochimico utile per la sintesi di ATP ad opera dell’ATP sintasi. Nonostante i notevoli sviluppi della ricerca sulla struttura e sul meccanismo d’azione dei singoli enzimi della catena, la sua organizzazione sovramolecolare, e le implicazioni funzionali che ne derivano, rimangono ancora da chiarire in maniera completa. Da questa problematica trae scopo la presente tesi volta allo studio dell’organizzazione strutturale sovramolecolare della catena respiratoria mediante indagini sia cinetiche che strutturali. Il modello di catena respiratoria più accreditato fino a qualche anno fa si basava sulla teoria delle collisioni casuali (random collision model) che considera i complessi come unità disperse nel doppio strato lipidico, ma collegate funzionalmente tra loro da componenti a basso peso molecolare (Coenzima Q10 e citocromo c). Recenti studi favoriscono invece una organizzazione almeno in parte in stato solido, in cui gli enzimi respiratori si presentano sotto forma di supercomplessi (respirosoma) con indirizzamento diretto (channeling) degli elettroni tra tutti i costituenti, senza distinzione tra fissi e mobili. L’importanza della comprensione delle relazioni che si instaurano tra i complessi , deriva dal fatto che la catena respiratoria gioca un ruolo fondamentale nell’invecchiamento, e nello sviluppo di alcune malattie cronico degenerative attraverso la genesi di specie reattive dell’ossigeno (ROS). E’ noto, infatti, che i ROS aggrediscono, anche i complessi respiratori e che questi, danneggiati, producono più ROS per cui si instaura un circolo vizioso difficile da interrompere. La nostra ipotesi è che, oltre al danno a carico dei singoli complessi, esista una correlazione tra le modificazioni della struttura del supercomplesso, stress ossidativo e deficit energetico. Infatti, la dissociazione del supercomplesso può influenzare la stabilità del Complesso I ed avere ripercussioni sul trasferimento elettronico e protonico; per cui non si può escludere che ciò porti ad un’ulteriore produzione di specie reattive dell’ossigeno. I dati sperimentali prodotti a sostegno del modello del respirosoma si riferiscono principalmente a studi strutturali di elettroforesi su gel di poliacrilammide in condizioni non denaturanti (BN-PAGE) che, però, non danno alcuna informazione sulla funzionalità dei supercomplessi. Pertanto nel nostro laboratorio, abbiamo sviluppato una indagine di tipo cinetico, basata sull’analisi del controllo di flusso metabolico,in grado di distinguere, funzionalmente, tra supercomplessi e complessi respiratori separati. Ciò è possibile in quanto, secondo la teoria del controllo di flusso, in un percorso metabolico lineare composto da una serie di enzimi distinti e connessi da intermedi mobili, ciascun enzima esercita un controllo (percentuale) differente sull’intero flusso metabolico; tale controllo è definito dal coefficiente di controllo di flusso, e la somma di tutti i coefficienti è uguale a 1. In un supercomplesso, invece, gli enzimi sono organizzati come subunità di una entità singola. In questo modo, ognuno di essi controlla in maniera esclusiva l’intero flusso metabolico e mostra un coefficiente di controllo di flusso pari a 1 per cui la somma dei coefficienti di tutti gli elementi del supercomplesso sarà maggiore di 1. In questa tesi sono riportati i risultati dell’analisi cinetica condotta su mitocondri di fegato di ratto (RLM) sia disaccoppiati, che accoppiati in condizioni fosforilanti (stato 3) e non fosforilanti (stato 4). L’analisi ha evidenziato l’associazione preferenziale del Complesso I e Complesso III sia in mitocondri disaccoppiati che accoppiati in stato 3 di respirazione. Quest’ultimo risultato permette per la prima volta di affermare che il supercomplesso I+III è presente anche in mitocondri integri capaci della fosforilazione ossidativa e che il trasferimento elettronico tra i due complessi possa effettivamente realizzarsi anche in condizioni fisiologiche, attraverso un fenomeno di channeling del Coenzima Q10. Sugli stessi campioni è stata eseguita anche un analisi strutturale mediante gel-elettroforesi (2D BN/SDS-PAGE) ed immunoblotting che, oltre a supportare i dati cinetici sullo stato di aggregazione dei complessi respiratori, ci ha permesso di evidenziare il ruolo del citocromo c nel supercomplesso, in particolare per il Complesso IV e di avviare uno studio comparativo esteso ai mitocondri di cuore bovino (BHM), di tubero di patata (POM) e di S. cerevisiae.

Dinamica dell’intrusione salina nella costa ravennate: aspetti idrogeochimici ed evoluzione attesa

Nell’ambito del progetto multidisciplinare “Coastal Salt Water Intrusion”, che si propone di indagare “l’Intrusione salina nella costa ravennate con i conseguenti impatti territoriali-ambientali, connessi al previsto innalzamento del livello marino per cause climatiche e di subsidenza”, si inserisce il presente studio con l’obiettivo di fornire una caratterizzazione idrogeochimica delle acque di falda e superficiali e un modello geochimico generale sui processi di salinizzazione o desalinizzazione in atto nella falda freatica costiera della costa ravennate. E’ stato fatto un confronto fra tre metodiche di estrazione del complesso di scambio della matrice solida dell’acquifero che utilizzano rispettivamente acetato di ammonio, cloruro di bario e argento-tiourea. Sono stati posizionati 5 transetti perpendicolari alla linea di costa per un totale di 44 punti di campionamento con due campagne di prelievi, al termine della primavera e al termine dell’estate. La caratterizzazione dei processi di mixing e scambio ionico con la matrice solida dell’acquifero è avvenuta mediante analisi dei cationi ed anioni fondamentali, determinazione della CEC sulla matrice solida dell’acquifero, modellizzazione mixing/scambio ionico, modellizzazione della composizione teorica della frazione scambiabile in funzione della composizione acqua all’equilibrio e interpolazione geostatistica dei dati raccolti e costruzione di mappe geochimiche (curve di iso-concentrazione). La metodologia di estrazione che utilizza il bario-cloruro è risultata la più affidabile. Le acque prelevate dalla falda superficiale evidenziano miscelazione in varie proporzioni acqua marina/acqua dolce, scambi ionici per interazione acqua/sedimento, dissoluzione di CaSO4.2H2O. I processi di salinizzazione e/o addolcimento mostrano una significativa variabilità nello spazio (variabilità legata alla distanza dalla costa, al profilo topografico e alla distribuzione dei corpi sabbiosi litoranei) e nel tempo (variabilità legata alla piovosità e alla gestione delle acque superficiali e del sottosuolo). La complessa variabilità spazio-temporale dei processi in atto nella falda superficiale non consente di evidenziare una complessiva prevalenza di fenomeni di salinizzazione rispetto a quelli di addolcimento.

A regional environmental accounting matrix and integrated environmental economic analyses to support regional planning

This research deals with the deepening and use of an environmental accounting matrix in Emilia-Romagna, RAMEA air emissions (regional NAMEA), carried out by the Regional Environment Agency (Arpa) in an European project. After a depiction of the international context regarding the widespread needing to integrate economic indicators and go beyond conventional reporting system, this study explains the structure, update and development of the tool. The overall aim is to outline the matrix for environmental assessments of regional plans, draw up sustainable reports and monitor effects of regional policies in a sustainable development perspective. The work focused on an application of a Shift-Share model, on the integration with eco-taxes, industrial waste production, energy consumptions, on applications of the extended RAMEA as a policy tool, following Eurostat guidelines. The common thread is the eco-efficiency (economic-environmental efficiency) index. The first part, in English, treats the methodology used to build a more complete tool; in the second part RAMEA has been applied on two regional case studies, in Italian, to support decision makers regarding Strategic Environmental Assessments’ processes (2001/42/EC). The aim is to support an evidence-based policy making by integrating sustainable development concerns at all levels. The first case study regards integrated environmental-economic analyses in support to the SEA of the Regional Waste management plan. For the industrial waste production an extended and updated RAMEA has been developed as a useful policy tool, to help in analysing and monitoring the state of environmental-economic performances. The second case study deals with the environmental report for the SEA of the Regional Program concerning productive activities. RAMEA has been applied aiming to an integrated environmental-economic analysis of the context, to investigate the performances of the regional production chains and to depict and monitor the area where the program should be carried out, from an integrated environmental-economic perspective.

Participation and transparency in food law

La governance del settore alimentare si fonda su una struttura multilivello, ove poteri locali, nazionali, sovranazionali e globali interagiscono. In tale assetto, ogni regolatore è chiamato a proteggere interessi diversi tra loro, tra cui l'ambiente, la salute umana, il benessere animale e la libera concorrenza. La regolazione del settore alimentare, inoltre, impone la considerazione di aspetti etici e culturali, dotati di una forte matrice territoriale. In questo sistema, i valori che entrano in gioco non sono egualmente rappresentati, ma quelli considerati "minori" sono sovente sovrastati dalle esigenze di protezione di un unico interesse: la libera concorrenza su scala globale. Ne deriva che la regolazione del settore alimentare necessita di un nuovo equilibrio. Questo può richiedere sia l'adozione di nuove regole - soprattutto a livello sovranazionale - sia un'interpretazione maggiormente inclusiva dei principi e delle regole già esistenti da parte delle Corti. Tuttavia, risulta maggiormente urgente e di immediata efficacia permettere ai soggetti interessati, siano essi privati o pubblici, di partecipare alla formulazione delle politiche e delle decisioni inerenti il settore alimentare. La partecipazione procedurale è in grado di soddisfare esigenze differenti e talvolta opposte, pertanto essa è regolata dal legislatore a seconda dello scopo finale prefissato. Principalmente, essa è vista come una applicazione diretta dei principi di democrazia e trasparenza; tuttavia, il suo reale impatto sul risultato finale delle decisioni pubbliche può scostarsi considerevolemente da tale paradigma. Lo scopo di tale lavoro è analizzare i diversi modelli partecipativi implementati nei vari livelli di governo, al fine di determinarne il reale impatto sui soggetti interessati e sul bilanciamento degli interessi in gioco. La conclusione dimostra un certo livello di perplessità per ciò che riguarda l'assetto di tali garanzie nella regolazione del settore alimentare, dove lo sviluppo del concetto di democrazia partecipativa e di bilancio tra gli interessi rilevanti è ancora acerbo.

Il metodo delle potenze per il problema agli autovalori generalizzato

Gli autovalori giocano un ruolo fondamentale in moltissimi fenomeni fisici. La localizzazione degli autovalori di una certa matrice nel piano complesso, ad esempio, è fondamentale nello studio della stabilità degli aerei. Le frequenze delle vibrazioni dei fasci sono sostanzialmente gli autovalori di una matrice di dimensione infinita. Questo rende il calcolo degli autovalori un problema notevolmente importante. Tra i metodi iterativi noti per l'approssimazione degli autovalori vi è il metodo delle potenze, utilizzato per il calcolo dell'autovalore dominante (autovalore di modulo massimo) di una matrice data e del relativo autovettore associato. Affinchè l'algoritmo converga è necessario che ci sia un autovalore dominante e, in particolare, più l'autovalore dominante è staccato dal resto dello spettro, maggiore sarà la sua velocità di convergenza. Il metodo delle potenze e le sue varianti (metodo delle potenze inverse e metodo delle potenze inverse shiftate) sono molto usati nelle applicazioni, in cui spesso non si è interessati ad approssimare tutti gli autovalori dello spettro, ma solo alcuni. Le equazioni del moto in dinamica strutturale, problemi di ingegneria strutturale e problemi relativi all'informatica (come l'algoritmo di PageRank di Google) sono solo alcuni esempi di applicazioni possibili di tale metodo.

Il metodo delle potenze per il pageranking

Quando si fa una ricerca su Internet con i motori di ricerca, tipo Google, lo scopo è quello di trovare tutte le pagine Web contenenti le parole richieste. Ancor di più, si vorrebbe avere la miglior risposta alla nostra richiesta tra le prime pagine lette, senza dover passare in rassegna tutte le migliaia di pagine che il motore di ricerca propone. Quello che riceviamo come risposta dal motore di ricerca, è infatti una lista lunghissima di pagine Web, contenenti le parole chiave e ordinate in base all’importanza. Nelle prime posizioni della lista troveremo le pagine più significative, mentre in fondo ci saranno quelle di meno rilevanza. In questa tesi affronteremo, appunto, il problema di classificazione, il quale non è basato su un giudizio umano, ma sulla struttura dei link del Web. Studieremo, per l’esattezza, il concetto di pagerank usato da Google e di conseguenza l’algoritmo, chiamato proprio PageRank, per classificare le pagine Web. Vedremo che il tutto si basa su un’equazione matematica, ossia sul calcolo dell’autovettore, relativo all’autovalore uguale a 1, di una certa matrice che rappresenta la rete Internet.

Measurements of branching fraction ratios and CP asymmetries in B±→DCPK± decays in hadron collisions

We reconstruct B+/- -> D K+/- decays in a data sample collected by the CDF II detector at the Tevatron collider corresponding to 1 fb-1 of integrated luminosity. We select decay modes where the D meson decays to either K- pi+ (flavor eigenstate) or K- K+, pi- pi+ (CP-even eigenstates), and measure the direct CP asymmetry A_CP+ = 0.39 +/- 0.17(stat) +/- 0.04(syst), and the double ratio of CP-even to flavor eigenstate branching fractions R_CP+ = 1.30 +/- 0.24(stat) +/- 0.12(syst). These measurements will improve the determination of the CKM angle gamma. They are performed here for the first time using data from hadron collisions.

Study of the CP property of the Higgs boson at a photon collider using gamma gamma -> t(t)over-bar -> lX

We study the possible effects of CP violation in the Higgs sector on t (t) over bar production at a gammagamma collider. These studies are performed in a model-independent way in terms of six form factors {R(S-gamma), J(S-gamma), R(P-gamma), J(P-gamma), S-t, P-t} which parametrize the CP mixing in the Higgs sector, and a strategy for their determination is developed. We observe that the angular distribution of the decay lepton from t/(t) over bar produced in this process is independent of any CP violation in the tbW vertex and hence best suited for studying CP mixing in the Higgs sector. Analytical expressions are obtained for the angular distribution of leptons in the c.m. frame of the two colliding photons for a general polarization state of the incoming photons. We construct combined asymmetries in the initial state lepton (photon) polarization and the final state lepton charge. They involve CP even (x's) and odd (y's) combinations of the mixing parameters. We study limits up to which the values of x and y, with only two of them allowed to vary at a time, can be probed by measurements of these asymmetries, using circularly polarized photons. We use the numerical values of the asymmetries predicted by various models to discriminate among them. We show that this method can be sensitive to the loop-induced CP violation in the Higgs sector in the minimal supersymmetric standard model.

Isolating CP-violating gamma ZZ coupling in e(+)e(-) -> gamma Z with transverse beam polarizations

We revisit the process e(+)e(-) -> gamma Z at the ILC with transverse beam polarization in the presence of anomalous CP- violating gamma ZZ coupling lambda(1) and gamma gamma Z coupling lambda(2). We point out that if the final- state spins are resolved, then it becomes possible to fingerprint the anomalous coupling Re lambda(1). 90% confidence level limit on Re lambda(1) achievable at ILC with center- of- mass energy of 500 GeVor 800 GeV with realistic initial beam polarization and integrated luminosity is of the order of few times of 10(-2) when the helicity of Z is used and 10(-3) when the helicity of gamma is used. The resulting corrections at quadratic order to the cross section and its influence on these limits are also evaluated and are shown to be small. The benefits of such polarization programmes at the ILC are compared and contrasted for the process at hand. We also discuss possible methods by which one can isolate events with a definite helicity for one of the final- state particles.

Measurement of the direct CP asymmetry in b-->s+gamma via sum of exclusive B Meson decays using the BABAR detector

We perform a measurement of direct CP violation in b to s+gamma Acp, and the measurement of a difference between Acp for neutral B and charged B mesons, Delta A_{X_s\gamma}, using 429 inverse femtobarn of data recorded at the Upsilon(4S) resonance with the BABAR detector. B mesons are reconstructed from 16 exclusive final states. Particle identification is done using an algorithm based on Error Correcting Output Code with an exhaustive matrix. Background rejection and best candidate selection are done using two decision tree-based classifiers. We found $\acp = 1.73%+-1.93%+-1.02% and Delta A_X_sgamma = 4.97%+-3.90%+-1.45% where the uncertainties are statistical and systematic respectively. Based on the measured value of Delta A_X_sgamma, we determine a 90% confidence interval for Im C_8g/C_7gamma, where C_7gamma and C_8g are Wilson coefficients for New Physics amplitudes, at -1.64 < Im C_8g/C_7gamma < 6.52.

Effect of the nucleating agent 1,3 : 2,4-di(3,4-dimethylbenzylidene) sorbitol on the gamma phase content of propylene/ethylene copolymer

The influence of the concentration of a nucleating agent (NA), namely 1,3:2,4-di(3,4-dimethylbenzylidene) sorbitol (DMDBS), on the gamma phase content in a propylene/ethylene copolymer was investigated by means of Differential Scanning Calorimetry (DSC), Wide-Angle X-ray Diffraction (WAXD), Small- Angle X-ray Scatter (SAXS) and Polarized Optical Microscopy (POM).

Evidence for the Decay B-s(0)->(DsDs(*))-D-(*) and a Measurement of Delta Gamma(CP)(s)/Gamma(s)

We search for the semi-inclusive process B-s(0)->(DsDs(*))-D-(*) using 2.8 fb(-1) of pp collisions at s=1.96 TeV recorded by the D0 detector operating at the Fermilab Tevatron Collider. We observe 26.6 +/- 8.4 signal events with a significance above background of 3.2 standard deviations yielding a branching ratio of B(B-s(0)->(DsDs(*))-D-(*))=0.035 +/- 0.010(stat.)+/- 0.011(syst.). Under certain theoretical assumptions, these double-charm final states saturate CP-even eigenstates in the B-s(0) decays resulting in a width difference of Delta Gamma(CP)(s)/Gamma(s)=0.072 +/- 0.021(stat.)+/- 0.022(syst.).

Search for WW gamma and WZ gamma production and constraints on anomalous quartic gauge couplings in pp collisions at root s=8 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Metodi avanzati di indagine di ammassi rocciosi a blocchi in matrice (bimrock).

The research focuses on the implementation and validation of advanced direct and indirect methods of investigation for the structural and mechanical characterisation of bimrocks. In particular, a non conventional in situ shear test has been develop in order to evaluate the strength parameters of bimrocks by properly taking into account the influence of blocks. Also, a geostatistical approach has been introduced for the investigation of block morphological and spatial properties from digital images, by means of a variographic analysis of the block Indicator Variable.