Computational investigations of ion conduction mechanisms using enhanced sampling methods

Proper ion channels’ functioning is a prerequisite for a normal cell and disorders involving ion channels, or channelopathies, underlie many human diseases. Long QT syndromes (LQTS) for example may arise from the malfunctioning of hERG channel, caused either by the binding of drugs or mutations in HERG gene. In the first part of this thesis I present a framework to investigate the mechanism of ion conduction through hERG channel. The free energy profile governing the elementary steps of ion translocation in the pore was computed by means of umbrella sampling simulations. Compared to previous studies, we detected a different dynamic behavior: according to our data hERG is more likely to mediate a conduction mechanism which has been referred to as “single-vacancy-like” by Roux and coworkers (2001), rather then a “knock-on” mechanism. The same protocol was applied to a model of hERG presenting the Gly628Ser mutation, found to be cause of congenital LQTS. The results provided interesting insights about the reason of the malfunctioning of the mutant channel. Since they have critical functions in viruses’ life cycle, viral ion channels, such as M2 proton channel, are considered attractive targets for antiviral therapy. A deep knowledge of the mechanisms that the virus employs to survive in the host cell is of primary importance in the identification of new antiviral strategies. In the second part of this thesis I shed light on the role that M2 plays in the control of electrical potential inside the virus, being the charge equilibration a condition required to allow proton influx. The ion conduction through M2 was simulated using metadynamics technique. Based on our results we suggest that a potential anion-mediated cation-proton exchange, as well as a direct anion-proton exchange could both contribute to explain the activity of the M2 channel.

Utilizzo dell'esame dermoscopico nella valutazione clinica e nel follow up dei nevi melanocitici in sede acrale dell'età pediatrica: studio retrospettivo osservazionale

La dermoscopia, metodica non invasiva, di pratico utilizzo e a basso costo si è affermata negli ultimi anni come valido strumento per la diagnosi e il follow up delle lesioni cutanee pigmentate e non pigmentate. La presente ricerca è stata incentrata sullo studio dermoscopico dei nevi melanocitici a localizzazione palmo-plantare, acquisiti e congeniti, in età pediatrica: a questo scopo sono state analizzate le immagini dei nevi melanocitici acrali nei pazienti visitati c/o l’ambulatorio di Dermatologia Pediatrica del Policlinico Sant’Orsola Malpighi dal 2004 al 2011 per definire i principali pattern dermoscopici rilevati ed i cambiamenti osservati durante il follow up videodermatoscopico. Nella nostra casistica di immagini dermoscopiche pediatriche abbiamo notato un cambiamento rilevante (inteso come ogni modificazione rilevata tra il pattern demoscopico osservato al baseline e i successivi follow up) nell’88,6% dei pazienti ed in particolare abbiamo osservato come in un’alta percentuale di pazienti (80%), si sia verificato un vero e proprio impallidimento del nevo melanocitico e in un paziente è stata evidenziata totale regressione dopo un periodo di tempo di 36 mesi. E’ stato interessante notare come l’impallidimento della lesione melanocitaria si sia verificata per lo più in sedi sottoposte ad una sollecitazione meccanica cronica, come la pianta del piede e le dita (di mani e piedi), facendoci ipotizzare un ruolo del traumatismo cronico nelle modificazioni che avvengono nelle neoformazioni melanocitarie dei bambini in questa sede.