Premio “Nicolò Copernico” per la Fisica

Dr. Francesco Valle

Motivazioni
Il Dr. Francesco Valle, nel laboratorio di nanoscienze dell’Università di Bologna, ha messo a punto una metodologia basata su esperimenti di stiramento di singola molecola mediante un microscopio a forza atomica che hanno fatto avanzare lo stato dell’arte in questo campo. Il lavoro del dott. Valle ha anche dimostrato la potenzialità dell’approccio a singola molecola nella comprensione di transizioni conformazionali a bassa energia delle proteine, altrimenti non accessibili con tecniche mediate su insiemi statistici. Il Dr. Valle ha anche osservato le primissime fasi dei processi di aggregazione proteica partendo dalla proteina monomerica. La tecnica del tutto originale permette poter osservare comportamenti elementari all’interno di processi tipicamente collettivi come l’aggregazione. Il problema dell’aggregazione di proteine è centrale nella comprensione di un ampio spettro di malattie in particolare quelle aventi come conseguenza la neurodegenerazione. La metodologia introdotta dal Dr. Valle è stata da lui, applicata allo studio della alfa-sinucleina umana, presente nelle regioni presinaptiche del sistema nervoso centrale. Questa proteina è il costituente principale dei corpi di Lewy, i larghi aggregati proteici presenti negli encefali delle persone affette in vita dalla malattia di Parkinson. Il metodo proposto dal Dr. Valle ha messo in luce i meccanismi di innesco della patologia.

I membri della Commissione Scientifica
Prof. Pietro Dalpiaz, Prof. Tullio Regge e Prof. Giacinto Scoles

Biografia
Francesco Valle è nato a Savona (SV) il 24 ottobre 1973. Si è laureato in fisica con lode nel 1999 all’Università “La Sapienza” di Roma specializzandosi in biofisica. Nello stesso anno si è trasferito presso l’Istituto di Fisica della Materia Condensata (IPMC) dell’Università di Losanna (Svizzera) dove ha svolto, sotto la direzione del Professor Giovanni Dietler l’attività che lo ha condotto al conseguimento del dottorato di ricerca. Nel 2004 ha lavorato presso il Laboratorio di Fisica della Materia Vivente (LPMV) all’Istituto di Fisica della Materia Complessa (IPMC) del Politecnico Federale di Losanna (EPFL) dove ha svolto attività di ricerca nel campo della topologia del DNA. A partire dal gennaio 2005 si è trasferito presso il laboratorio di NanoBioscienze e NanoBiotecnologie dell’Università di Bologna dove ha svolto fino al dicembre 2007 una attività post dottorale focalizzata sulle tecniche di singola molecola. Dallo scorso gennaio è risultato vincitore di un concorso da ricercatore a tempo determinato presso l’Istituto per lo Studio dei Materiali Nanostrutturati (ISMN) del CNR di Bologna. Nel periodo 1998-1999 ha lavorato principalmente sullo studio delle proprietà termodinamiche di macromolecole biologiche in soluzione combinando tecniche di scattering, come il Light Scattering Dinamico (DLS) e lo Scattering di Neutroni a piccolo angolo (SANS), alle principali tecniche di preparazione e caratterizzazione biologica di campioni estratti direttamente dalle cellule. Durante questo lavoro ha trascorso numerosi periodi presso il Laboratoire Leon Brillouin (LLB) di Saclay (Parigi) per svolgere esperimenti SANS allo spettrometro PAXE.
Questi esperimenti hanno consentito di misurare con grande accuratezza la quantità di molecole d’acqua stabilmente associate a grossi complessi biologici (ribosomi e proteine oligomeriche). Nel periodo 1999-2004 si è specializzato nelle tecniche di microscopia a sonda per lo studio di proteine ed acidi nucleici su superfici, ottenendo risultati importanti nella caratterizzazione delle proprietà di scaling e topologiche di molecole di DNA contenenti nodi. In particolare si è giunti alla misura diretta dell’esponente di Flory e delle distribuzioni delle distanze coda-coda di lunghe molecole di DNA, in ottimo accordo con le previsioni teoriche elaborate negli anni 70. Nel periodo più recente ha focalizzato la propria attività sulle tecniche di singola molecola per la manipolazione meccanica di biopolimeri. In questo quadro il risultato di maggior rilievo è stato lo sviluppo di un metodo di spettroscopia di forza che ha consentito la caratterizzazione del panorama conformazionale di una classe di proteine che ha recentemente assunto un grande rilievo: le proteine intrinsecamente disordinate (IUP).
L’applicazione della spettroscopia di forza a singola molecola alla alfa-sinucleina umana, una proteina appartenente a questa classe e riconosciuta come uno dei fattori principali nello sviluppo della malattia di Parkinson, ha consentito di identificarne la conformazione avente un ruolo nel meccanismo tossico di aggregazione. Questa conformazione non era mai stata identificata in quanto non rilevabile dalle tecniche di spettroscopia tradizionalmente usate per simili caratterizzazioni. Nell’ultimo anno Francesco Valle ha iniziato a sviluppare una nuova attività di ricerca focalizzata sulla caratterizzazione e sviluppo di superfici nanostrutturate per la crescita di cellule staminali finalizzata allo sviluppo di tessuti artificiali. È autore di numerose pubblicazioni su riviste internazionale quali Physical Review Letters, Angewandte Chemie e Plos Biology. Inoltre è stato relatore su invito a numerose conferenze internazionali.
Nel 2006 è stato premiato con il premio NanoBio per il miglior lavoro nanobiotecnologico alla Terza Conferenza Nazionale di Nanoscienze e Nanotecnologie tenutasi a Trieste.