Massimo Olivucci
Fellowship 2015
ARCHIVE
Massimo Olivucci est professeur de chimie organique à l'université de Sienne, et professeur de recherche en chimie informatique à l'université Bowling Green State où il dirige le Laboratoire de photochimie et de photobiologie informatiques. Après un doctorat à l'université de Bologne sous la direction de Fernando Bernardi et un post-doctorat au King's College London avec Michael Robb, il a débuté sa carrière indépendante spécialisée en photochimie théorique à l'université de Bologne. Il a joué un rôle majeur dans la découverte du fait que les intersections coniques entre des surfaces d'énergie potentielles Born-Oppenheimer sont des entités mécanistiques communes dans des réactions organiques induites par la lumière. Son groupe de recherche fut l'un des premiers à utiliser la chimie quantique multi-configurationnelle pour construire des modèles de mécanique quantique mécano-moléculaire de photorécepteurs et protéines fluorescentes qui permettent des analyses détaillées de leur spectroscopie, réactivité et dynamique. Ces avancées ont été cruciales pour la compréhension détaillée du mécanisme de la photo-isomérisation de pigments visuels et pour guider le design et la synthèse d'un système moléculaire biomimétique. En 2010, il a reçu la médaille d'or Angelo Mangini de la Division de chimie organique de la Société italienne de chimie.
Vers la construction d’une rhodopsine fluorescente
Post-doctorant : Yoelvis Orozco Gonzalez
Les protéines de rhodopsine chez les organismes vertébrés, invertébrés et unicellulaires démontrent de manière étonnante que la lumière peut être exploitée par des machines moléculaires relativement basiques pour permettre la vision, le pompage ionique, blocage ionique et même la régulation des expressions génétiques. Une telle diversité de fonctions est rendue possible par des variations dans l’environnement de l’antenne moléculaire, ce qui suggère que la restructuration des rhodopsines naturelles offre un outil polyvalent, bien que largement inexploité, pour la technologie moderne. En effet, une nouvelle technique basée sur la rhodopsine, l’optogénétique, est en train de révolutionner le domaine des neurosciences en permettant à un rayon lumineux de viser des neurones seuls à des locations et moments précis. Dans ce contexte, les rhodopsines hautement fluorescentes, qui pourraient être utilisées comme des capteurs du voltage pour révéler l’impulsion et la transmission des influx nerveux, sont vraiment nécessaires, toutefois de tels outils n’ont pas encore été mis au point. Le présent projet envisage d’utiliser l’état de l’art de la chimie quantique pour construire des modèles informatiques de rhodopsines capables de simuler leur variété de couleurs, leur réponse et leur origine fluorescente. La construction et l’étude de ces modèles dévoileront les mécanismes modulant la relaxation et l’équilibration de l’état fluorescent de la protéine à une résolution de niveau atomique qui, en retour, devrait révéler comment les contrôler par des mutations appropriées de séquence de la protéine. Les chercheurs espèrent qu’en intégrant ces activités de recherche avec celles réalisées à l’Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg ainsi qu’en exploitant les équipements informatiques du Mésocentre de l’université de Strasbourg, il sera possible de restructurer une rhodopsine eubactérienne afin d’en faire un outil exceptionnel d’optogénétique pour la visualisation et les capteurs.
