Key SAXS methodologies to unravel protein complexes, protein stability and textile microfibers degradation

Small Angle X-ray Scattering is a powerful technique that gives information about particles in solution with nanometric dimensions, ranging from 1 to 100 nm. Its strength is the possibility to obtain information about particles in their natural environment, which allows the comprehension of their natural behaviour. SAXS is a really versatile technique that can be applied to many different fields such as Biology, Environmental Sciences and Material Sciences. By combining thermodynamic and structural models, it is possible to extract from SAXS data the most relevant physical and chemical parameters of the particles of our interest. In my PhD, I applied SAXS to three different fields: the stabilizing effects of cosolvents on model proteins; the structural characterization in solution of the archaea translation elongation factor IF5A; the mechanism of degradation of textile microfibers in marine and fresh water. In all those cases SAXS had a key role in the analysis and in the comprehension of the overall mechanisms driving the systems.

La diffusione a piccolo angolo dei raggi X (SAXS) è una tecnica in grado di fornire informazioni riguardanti particelle in soluzione di dimensione nanometrica. Tale tecnica è incentrata sullo studio di particelle di dimensioni variabili tra 1 e 100 nanometri e può essere applicata direttamente nel loro ambiente fisiologico/naturale. Il principale punto di forza della tecnica SAXS è la sua versatilità, proprietà che ne permette l’utilizzo in campi differenti quali: la biologia, le scienze ambientali e le scienze dei materiali. Sviluppando un’adeguata combinazione di modelli strutturali e termodinamici, è possibile estrarre dai dati SAXS importanti parametri chimico-fisici necessari alla comprensione del sistema in analisi. In questa tesi di dottorato la tecnica SAXS è stata applicata in tre sistemi differenti iniziando con lo studio dell’effetto stabilizzante dei cosolventi sulle proteine modello (insulina e mioglobina), per poi passare alla caratterizzazione strutturale in soluzione del fattore di allungamento archaea IF5A e infine esaminare il meccanismo di degradazione delle microfibre tessili in acqua dolce e acqua di mare. In tutti e tre i progetti la tecnica SAXS ha avuto un ruolo fondamentale nell’analisi e nella comprensione dei meccanismi che governano ogni sistema.