L’acido sialico è uno zucchero carico presente nella struttura di glicoproteine e glicolipidi disposti sulla superficie delle membrane biologiche.Rispetto alla matrice lipidica circostante, tendenzialmente neutra, le macromolecole con gruppi sialici costituiscono punti dotati di carica negativa. Esse concorrono a determinare non solo le proprietà meccaniche e funzionali della membrana o di porzioni (microdomini) di membrana coinvolte in funzioni cellulari, ma costituiscono un sito per la condensazione ionica e per la modulazione delle proprieta’ del mezzo circostante. Non sono chiari i dettagli della fisica di interazione del sialico con l’ambiente, anche se molto lavoro è stato fatto sul sialico in sè e sulle biomolecole che lo contengono. Il gruppo proponente ha lunga esperienza sui gangliosidi (glicolipidi che contengono acido sialico), studiati con tecniche spettroscopiche (NMR, scattering di luce laser, di neutroni e di raggi X), termodinamiche (calorimetria) e computazionali. Attualmente e’ nota la struttura dei gangliosidi in soluzione su scala colloidale (scattering) e sulla piccola scala (NMR), mentre mancano misure dirette strutturali (diffrazione) a livello microscopico sul glicolipide o sul sialico. Recentemente abbiamo scoperto che controioni diversi (coordinati dal sialico) hanno effetti drammaticamente diversi sull’organizzazione dei gangliosidi anche su larga scala. Proponiamo dunque di studiare la struttura dell’acido sialico e del suo intorno con la tecnica della diffrazione di neutroni. Utilizzeremo soluzioni sature di sialico (10% bw, con opportune sostituzioni isotopiche), in presenza dei controioni Na+ e Rb+. Gli esperimenti verranno eseguiti alla linea SANDALS di ISIS (UK) in collaborazione col ricercatore locale esperto della linea (S.Imberti). Inizialmente ci si focalizzerà sulle correlazioni solvente-solvente per poi passare a quelle solvente-sialico e sialico-controione. Il fine è di avere un’informazione diretta sull’interazione mediata dal solvente tra i componenti che si correlano all’acido sialico. Le concentrazioni di sialico previste garantiscono un’elevata qualità della misura degli spettri neutronici, con un’accuratezza statistica sufficiente per una significativa modellizzazione teorica, senza incorrere in complicazioni interpretative introdotte dall’interazione diretta sialico-sialico. Misure pilota, già da noi eseguite presso ISIS, hanno confermato la piena fattibilità di questo progetto. Oltre alle consolidate competenze sperimentali, il gruppo proponente dispone anche delle necessarie competenze nella simulazione meccanico-statistica di dinamica molecolare su sistemi biomolecolari complessi. Gli spettri sperimentali verrano confrontati con le simulazioni per ricavare informazioni microscopiche sui processi d’interazione sialico-solvente-contrione, scopo finale dello studio nel quale e’ inserita la presente proposta. Verranno usati programmi interpretativi e campi di forza adatti (per es. AMBER).