Anagrafe della ricerca

I virus a RNA sono una classe di agenti patogeni che causano una significativa morbilità e mortalità in tutto il mondo. I loro alti tassi di mutazione portano allo spostamento antigenico e alla deriva antigenica, che, in ultima analisi, possono permettere lo spillover zoonotico e portare a pandemie. Alla base degli alti tassi di mutazione, tra i quali quelli del virus A dell'influenza (IAV) sono i più alti, c'è la RNA polimerasi, un enzima responsabile della trascrizione e della replicazione che, nei virus RNA, manca della capacità di correzione. Recentemente, è stato dimostrato che l'integrazione di nanoparticelle d'oro con gli enzimi può permettere la modulazione dell'attività enzimatica tramite l'assorbimento della luce attraverso le modalità plasmoniche delle nanoparticelle e il conseguente riscaldamento fototermico. Inoltre, i nostri risultati hanno dimostrato che le nanostar d'oro generano, sotto illuminazione, quantità significative di elettroni altamente energetici (veloci) che possono essere estratti per aumentare l'attività dei fotocatalizzatori circostanti. In PHROGS testeremo l'ipotesi che l'illuminazione di hot spot nelle nanostar d'oro può essere sfruttata per modulare l'attività e la fedeltà della RNA polimerasi di IAV attraverso la generazione di calore fototermico e di elettroni veloci. Costruiremo una piattaforma plasmonica in cui le nanostar d'oro saranno cresciute in situ in un array ordinato e dove l'IAV RNA polimerasi sarà covalentemente ancorata alle punte delle nanostar con ligandi che sono resistenti alle condizioni di reazione in cui avviene la replicazione dell'RNA. La piattaforma sarà poi illuminata attraverso radiazione nel vicino infrarosso e la produzione di RNA complementare (cRNA) dall'RNA virale (vRNA) sarà monitorata. Inoltre, la fedeltà dell'RNA polimerasi IAV sarà valutata in presenza e in assenza di illuminazione e di altre pressioni evolutive esterne. La fedeltà della polimerasi sarà quantificata monitorando i tassi di mutazione nei filamenti di cRNA prodotti sfruttando il metodo SERS diretto sviluppato nel grant ERC, e confermato con metodi di sequenziamento sia Illumina che MinION. I risultati ottenuti e la conoscenza fondamentale generata informeranno la progettazione di nuovi fotocatalizzatori basati sull'integrazione di nanoparticelle plasmoniche che producono elettroni veloci. Inoltre, e soprattutto, il nostro lavoro farà luce sull'integrazione degli enzimi con nanomateriali plasmonici, in modo che possano essere implementati come materiali fotocatalitici innovativi. Tra tutte le importanti scoperte che PHROGS abiliterà, spiccano le opportunità di convalidare SERS come una tecnologia di sequenziamento (in sinergia con ANFIBIO) e di abilitare concetti trasformativi nella fotocatalisi, che saranno fondamentali per le energie rinnovabili. Infine, PHROGS contribuirà a comprendere meglio l'attività delle RNA polimerasi virali per prevedere ricadute zoonotiche e, in definitiva, prevenire le pandemie”.