Chimica Computazionale e NMR

 

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Componenti Giovanni Cerioni

Francesca Mocci

Tematiche di ricerca Studio della struttura e proprietà chimiche e chimico fisiche di molecole organiche e biorganiche e delle loro interazioni con altre molecole o ioni; questi studi vengono effettuati utilizzando tecniche di risonanza magnetica nucleare e tecniche computazionali di modellazione molecolare basate sulla meccanica sia classica che quantistica.

– Studio della natura del legame dell’ossigeno con elementi di varia natura (I, Si, Lantanidi) in composti organici attraverso calcoli quantomeccanici basati sulla teoria del funzionale di densità (DFT) e/o su misure 17O NMR a temperatura variabile.

– Studio delle conformazioni preferenziali in soluzione di composti carbonilici α,β-insaturi attraverso calcoli DFT e misure NMR multinucleare (13C, 15N, 17O).

– Duplex di DNA: studio della dipendenza dalla sequenza di basi azotate della struttura locale, idratazione e interazioni con i controioni (dinamica molecolare classica)

– Studio del rilassamento della magnetizzazione di ioni quadrupolari (23Na, 87Rb) in soluzioni acquose  sia semplici o con molecole di DNA al fine di verificare l’effetto delle interazioni sul rilassamento e di validare i risultati delle dinamiche molecolari (dinamica molecolare classica e calcoli QM/MM)

– Studio di Sodioanioni organici: razionalizzazione delle capacità riducenti tramite calcoli DFT

-Studio delle proprietà strutturali e dinamiche di liquidi ionici.

Recentemente l’attivita’ di modellazione si e’ estesa a:

– Docking molecolare per l’individuazione di Nuovi Lead per la Cura di Patologie Neurodegenerative

–  Studi relativi alla denaturazione proteica,  al momento solo computazionali ma sono in fase di avvio studi sperimentali, vengono utilizzati per predire quali mutazioni della proteina possano essere di aiuto nel renderla piu’ resistente alla denaturazione termica.

– Sviluppo di modelli coarse grained del DNA (sia duplex che quadruplex) e di altre molecole di interesse biologico e non.

Questi studi vengono effettuati in collaborazione con altri gruppi di ricerca nazionali e internazionali:

Stockholm University (Prof. A. Laaksonen, Prof. A. Lyubartsev, Dr Yongley Wang, Ms Tiangyang Sun),

Université Libre de Bruxelles (Prof. M. Luhmer, Dr L. Fusaro),

Universita’ di Sassari  (Prof. U. Azzena, Prof.ssa L. Pisano),

Istituto di Chimica Biomolecolare, CNR, Sassari (Dott. P. Spanu, Dott.ssa F. Ulgheri),

Vilnius University (Dr K. Aidas),

Universita’ di Cagliari (Prof.ssa F.Cesare Marincola Dott.ssa M. Usula, Prof.ssa Silvia Porcedda)

Universita’ di Roma La Sapienza (Prof. Ruggero Caminiti, Dr Lorenzo Gontrani),

Safarik University, Kosice (Prof. Jozef Ulicny & Mr Matúš Rebič) and

“Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi (Dr E.S. Băcăiţă)

 

Progetti di ricerca PROGETTI DI RICERCA FONDAMENTALE O DI BASEANNUALITA’ 2012 – LEGGE REGIONALE 7 AGOSTO 2007, N.7.Progetti: “Individuazione di Nuovi Lead per la Cura di Patologie Neurodegenerative”CMST Action CM1002 – CODECS: COnvergent Distributed Environment for Computational Spectroscopy.

 

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Research group:   Computational chemistry and NMR
Components Giovanni Cerioni

Francesca Mocci

 
Research topics Study of the structure and the chemical, physical-chemical properties of organic and bio-organic molecules and their interactions with other molecules or ions; these studies are carried out using nuclear magnetic resonance techniques and computational techniques of molecular modeling based on both classical and quantum mechanics.

 

– Study of the nature of the oxygen bond with elements of various nature (I, Si, Lanthanides) into organic compounds through quantum mechanical calculations based on density functional theory (DFT) and / or the 17O NMR measurements at variable temperature.

 

– Study of preferential conformations in solution of carbonyl compounds α, β-unsaturated through DFT calculations and multinuclear NMR measurements (13C, 15N, 17O).

 

– Duplex DNA: study of the dependence on the sequence of nitrogenous bases of the local structure, hydration and interactions with counterions (Molecular Dynamics)

 

– Study of the relaxation of the magnetization of quadrupolar ion (23Na, 87Rb) in aqueous solutions either simple or with DNA molecules in order to verify the effect of the interactions on the relaxation and to validate the results of molecular dynamics (classical molecular dynamics calculations and QM / MM)

 

– Study of organic Sodium anions: rationalization of capacity by reducing DFT calculations

 

-Study of the structural and dynamic properties of ionic liquids.

 

Recently the modeling activity has been extended to:

– Molecular docking to identify New Lead to treat Neurodegenerative Diseases

 

– Studies related to protein denaturation, when only computational but are being started experimental studies, are used to predict which mutations of the protein can be of help in making it more ‘resistant to thermal denaturation

 

– Development of coarse grained models of DNA (both duplex and quadruplex) and other molecules of biological interest and not

 

These studies are carried out in collaboration with other national and international research groups:

 

Stockholm University ( Prof. A. Laaksonen , Prof. A. Lyubartsev , Dr Yongley Wang , Ms Tiangyang Sun )

Université Libre de Bruxelles ( Prof. M. Luhmer , Dr L. Fusaro )

University of Sassari ( Prof. U. Azzena , Prof. L. Pisano )

Institute of Biomolecular Chemistry , CNR , Sassari ( Dott . P. Spanu , Dr. F. Ulgheri )

Vilnius University (Dr K. Aidas),

University of Cagliari (Prof.ssa F.Cesare Marincola Dott.ssa M. Usula, Prof.ssa Silvia Porcedda)

La Sapienza University of Rome (Prof. Ruggero Caminiti, Dr Lorenzo Gontrani)

Safarik University, Kosice (Prof. Jozef Ulicny & Mr Matúš Rebič) and

“Gheorghe Asachi” Technical University of Iasi (Dr E.S. Băcăiţă)

 

 

Research projects

 

 

RESEARCH PROJECTS OR FUNDAMENTAL BASE YEAR 2012 – REGIONAL LAW 7 August 2007 , N.7. Projects : “Detection of Lead to New Treatment of Neurodegenerative Diseases” CMST Action CM1002 – CODECS: Convergent Distributed Environment for Computational Spectroscopy.

 

 

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