Studio di fenomeni allosterici in biosensori di DNA tramite misure di spettroscopia di forza con le pinzette ottiche

Il presente lavoro di tesi ha come obiettivo lo studio della risposta elastica di un biosensore di DNA, in seguito all’applicazione di una forza alle sue estremità. Per tali misure di allungamento si utilizza l'apparato sperimentale “mini pinzette ottiche” del Dipartimento di Fisica e Astronomia Galileo Galilei. Il biosensore di DNA viene legato a due biglie funzionalizzate biochimicamente all’interno di una camera microfluidica, di cui una è fissata per suzione sulla punta di una micropipetta e l’altra viene catturata tramite l’azione di due fasci laser contropropaganti ed altamente focalizzati che generano una trappola ottica. Il sistema sperimentale consente di muovere la trappola ottica esercitando una forza ed un conseguente allungamento sul sistema biologico. In particolare, aumentando la forza e quindi l’allungamento del biosensore si promuove la rottura dei legami tra le basi che compongono la catena nucleotidica, fino ad arrivare alla completa apertura della biomolecola, che si troverà quindi nello stato aperto; quando invece le biglie vengono avvicinate tra loro il sistema torna al suo stato nativo ripiegato. Sui risultati ottenuti si esegue un’analisi probabilistica delle forze di rottura tramite il modello di Bell-Evans ricavando le costanti cinetiche e i parametri energetici del sistema. Infine, viene studiato il sistema biologico in esame con misure di allungamento valutando l’effetto della presenza di oligonucleotidi nel campione di DNA, i quali, legandosi al biosensore ne modificano i relativi meccanismi di apertura e ripiegamento.