La validazione, questa sconosciuta.

Nelle puntate precedenti ho provato, a mio personalissimo modo, a descrivere alcuni degli aspetti caratteristici della biofisica computazionale, intesa come applicazione delle simulazioni molecolari. Questo mese approfitto di un recentissimo articolo, di cui qui a lato riporto l'immagine rappresentativa, per parlare di validazione delle simulazioni molecolari.

Il termine, di per sé, suona già parecchio strano in italiano, tant'è che il dizionario lo riporta come vocabolo derivato dal sostantivo francese validation. Sempre il dizionario (in questo caso ho consultato il vocabolario Treccani online) ci informa che si tratta del "controllo della validità e della correttezza di dati scientifici realizzato attraverso il confronto con regole e dati già noti e attendibili". Risulta chiaro quindi quale sia il problema: nelle puntate precedenti ho parlato dei campi di forza, dei modelli che permettono di rappresentare una realtà così complicata come una molecola biologica sul calcolatore. Trattandosi di modelli, il confronto con l'esperimento è dunque cruciale: da questo confronto deriva dunque la validazione di cui l'articolo, scritto a 14 mani, tratta.

A ciascuno le sue analisi!

No, tranquilli. Non mi riferisco a nessuna analisi del voto politico in Italia: se ne discuterà abbastanza per mesi e in questo blog vorrei parlarvi di argomenti che per me sono molto più interessanti, appassionanti e, perché no?, divertenti! Questo mese ho deciso di parlare di analisi, perché ormai ho coperto una gran parte degli argomenti di base della biofisica computazionale, almeno così come la intendo, ma mi sono accorto di non aver ancora trattato proprio la parte che ritengo più importante. Da quanto ho discusso nelle puntate precedenti (e ormai questa è la quindicesima!) in realtà si potrebbe avere l'impressione che sia tutto relativamente facile. Per un buon calcolo di biofisica computazionale occorrono dei supercalcolatori (se non ci sono, eventualmente bisognerà usare un modello semplificato), un buon campo di forze (e ormai sono quasi tutti equivalenti, checché ne vogliano dire i fautori delle guerre di religione alle quali mi riferivo in un post precedente) e un buon programma per integrare le equazioni del moto. A quel punto, tutto diventa quasi automatico, occorre solo controllare che i supercalcolatori facciano il loro dovere.
Non è proprio così: un calcolo sputa fuori numeri, ma sono pur sempre numeri!

Una gita a... Bressanone!

Per la quinta edizione di un congresso che ormai è diventato una vera e propria tradizione per la comunità italiana della biofisica delle proteine. Si tratta di un convegno che si tiene ogni due anni, a febbraio. E' nato da un'idea di alcuni colleghi delle Università di Padova e Milano, verso la fine del 2009: eravamo un po' stanchi di convegni in cui si riunivano soprattutto i fisici teorici e discutevano dei vari modelli nel campo. Coloro che ritenevano importante un confronto con i dati sperimentali (e gli esperimenti in biofisica sono davvero complicati) cercavano un po' disperatamente un contatto su quel fronte andando in giro per le conferenze di biofisica e sentendosi (parlo per me, ma forse vale anche per gli altri) sempre come un intruso in un mondo di cui si capiva davvero poco.

2018: l'anno che verrà.

Come avrete intuito, il titolo della splendida canzone di Lucio Dalla sarà lo spunto per parlare dei miei progetti in Biofisica Computazionale per il 2018, qui a Trento. Si apre infatti un anno davvero decisivo per ciò che stiamo cercando di mettere su. La prima novità è appunto il fatto che quel "siamo" sta diventando sempre più grande e inclusivo: a partire da questo primo gennaio ha infatti preso servizio presso il nostro Dipartimento di Fisica Raffaello Potestio, vincitore di un finanziamento molto prestigioso del Consiglio delle Ricerche Europeo, o European Research Council (ERC). Si tratta di un finanziamento che va sotto il nome di ERC-Starting Grant e che permette al vincitore o alla vincitrice di svolgere ricerche in completa autonomia presso un qualunque istituto di ricerca in Europa per 5 anni. L'istituto che accoglie il ricercatore riceve anche una buona parte dei finanziamenti che coprono i costi di gestione: Raffaello ha scelto proprio Trento per la sua ricerca che si svolgerà nell'ambito della Biofisica Computazionale.

Integrator

Nonostante la rassicurante immagine natalizia con gli auguri da parte dell'ex governatore della California qui a fianco, il post di questo mese non è dedicato a un nuovo film in uscita nelle sale, ma al fantastico mondo degli integratori, ovvero i motori di un algoritmo di dinamica molecolare, dei quali mai avrei pensato di poter scrivere. Quando ho deciso di mettere su questo blog, circa un anno fa, pensavo fosse relativamente facile spiegare quello che, da circa 10 anni a questa parte, ho scelto di portare avanti come mia principale attività di ricerca. La verità è che non è per niente facile, soprattutto senza l'ausilio delle mie amate equazioni, tuttavia è molto istruttivo cercare di farlo e, a tratti, anche piuttosto divertente, almeno per me. Per chi legge, non so. Tentiamo dunque l'impresa e fatemi sapere come è andata!

Tempo al tempo: a ciascuno il suo ∆t.

Chi ha letto "Alice nel paese delle meraviglie" ricorderà il personaggio del Bianconiglio, la rappresentazione della nostra ansia di dover realizzare cose per le quali ormai non c'è più tempo, continuando a ripetere "è tardi, è tardi, è tardi" e di fatto correndo di qua e di là senza portare a termine alcunché. Il Bianconiglio porta con sé un enorme orologio grande quasi quanto lui, l'incubo onnipresente del tempo. Ecco, questo enorme orologio è il fardello che il biofisico computazionale vede davanti a sé non appena costretto a fare i conti con i tempi. Avevo già parlato in un precedente post della possibilità di studiare i movimenti delle proteine facendo applicare ad un computer le leggi della dinamica di Newton, con una simulazione. La simulazione non fa altro che calcolare tutte le forze e, applicando le leggi della dinamica, determinare le posizioni di tutti i pezzi di un sistema dopo un certo intervallo di tempo ∆t. A questo punto, le forze sono cambiate, ma nessuna paura: il computer le ricalcola, applica ancora Newton e determina le posizioni di tutti i pezzi dopo un tempo ∆t. E così via.

Nanocanali artificiali: quando la biologia aiuta l'ingegneria

Ricordo ancora i pomeriggi passati sul mio libro di biologia del liceo, di cui conservo gelosamente una copia storica in ufficio: complice un professore di scienze non proprio chiarissimo nelle spiegazioni (in realtà mai si è capito perché insegnasse una disciplina per la quale non mostrava alcuna passione) e la totale assenza di equazioni, la materia mi sembrava affascinante, ma incomprensibile a tratti. In particolare c'erano passaggi logici che proprio non riuscivo a vedere: tipo la struttura primaria, secondaria, terziaria e quaternaria (!) delle proteine. Il libro infatti parlava di struttura primaria come struttura unidimensionale: intendeva la sequenza di amminoacidi, come per fortuna ho compreso dopo aver concluso il liceo, ma quel 15enne che sarebbe diventato il me stesso attuale (perdendo tantissimi capelli) era anche estremamente rigido sui concetti matematici e non riusciva proprio a far suo il concetto di una struttura in una dimensione! Per spiegare poi la relazione tra DNA, RNA e proteine, faceva esempi con i mattoncini LEGO che per me risultavano ancora più ostici: come facevano questi mattoncini ad autoassemblarsi formando le strutture ternarie (le uniche che capivo perché erano in tre dimensioni, secondo il libro) e soprattutto le maledette quaternarie? Ma poi una struttura quaternaria non sarà mica una ternaria che evolve nel tempo? Grande Giove!