Nicola Montaldo

Enhanced Amphiphilic Profile of a Short β-Stranded Peptide Improves Its Antimicrobial Activity

SB056 is a novel semi-synthetic antimicrobial peptide with a dimeric dendrimer scaffold. Active against both Gram-negative and -positive bacteria, its mechanism has been attributed to a disruption of bacterial membranes. The branched peptide was shown to assume a β-stranded conformation in a lipidic environment. Here, we report on a rational modification of the original, empirically derived linear peptide sequence [WKKIRVRLSA-NH2, SB056-lin]. We interchanged the first two residues [KWKIRVRLSA-NH2, β-SB056-lin] to enhance the amphipathic profile, in the hope that a more regular β-strand would lead to a better antimicrobial performance. MIC values confirmed that an enhanced amphiphilic profile indeed significantly increases activity against both Gram-positive and -negative strains. The membrane binding affinity of both peptides, measured by tryptophan fluorescence, increased with an increasing ratio of negatively charged/zwitterionic lipids. Remarkably, β-SB056-lin showed considerable binding even to purely zwitterionic membranes, unlike the original sequence, indicating that besides electrostatic attraction also the amphipathicity of the peptide structure plays a fundamental role in binding, by stabilizing the bound state. Synchrotron radiation circular dichroism and solid-state 19F-NMR were used to characterize and compare the conformation and mobility of the membrane bound peptides. Both SB056-lin and β-SB056-lin adopt a β-stranded conformation upon binding POPC vesicles, but the former maintains an intrinsic structural disorder that also affects its aggregation tendency. Upon introducing some anionic POPG into the POPC matrix, the sequence-optimized β-SB056-lin forms well-ordered β-strands once electro-neutrality is approached, and it aggregates into more extended β-sheets as the concentration of anionic lipids in the bilayer is raised. The enhanced antimicrobial activity of the analogue correlates with the formation of these extended β-sheets, which also leads to a dramatic alteration of membrane integrity as shown by 31P-NMR. These findings are generally relevant for the design and optimization of other membrane-active antimicrobial peptides that can fold into amphipathic β-strands.

Folded structure and insertion depth of the frog-skin antimicrobial peptide esculentin-1b(1−18) in the presence of differently charged membrane-mimicking micelles

Antimicrobial peptides (AMPs) are effectors of the innate immunity of most organisms. Their role in the defense against pathogen attack and their high selectivity for bacterial cells make them attractive for the development of a new class of antimicrobial drugs. The N-terminal fragment of the frog-skin peptide esculentin-1b (Esc(1-18)) has shown broad-spectrum antimicrobial activity. Similarly to most cationic AMPs, it is supposed to act by binding to and damaging the negatively charged plasma membrane of bacteria. Differently from many other AMPs, Esc(1-18) activity is preserved in biological fluids such as serum. In this work, a structural investigation was performed through NMR spectroscopy. The 3D structure was obtained in the presence of either zwitterionic or negatively charged micelles as membrane models for eukaryotic and prokaryotic membranes, respectively. Esc(1-18) showed a higher affinity for and deeper insertion into the latter and adopted an amphipathic helical structure characterized by a kink at the residue G8. These findings were confirmed by measuring penetration into lipid monolayers. The presence of negatively charged lipids in the bilayer appears to be necessary for Esc(1-18) to bind, to fold in the right three-dimensional structure, and, ultimately, to exert its biological role as an AMP.

On the Role of NAO Driven Interannual Variability in Rainfall Seasonality on Water Resources and Hydrologic Design in a Typical Mediterranean Basin

AbstractIn the last several decades, extended dry periods have affected the Mediterranean area with dramatic impacts on water resources. Climate models are predicting further warming, with negative effects on water availability. The authors analyze the hydroclimatic tendencies of a typical Mediterranean basin, the Flumendosa basin located in Sardinia, an island in the center of the Mediterranean Sea, where in the last 30 years a sequence of dry periods has seriously impacted the water management system. Interestingly, in the historic record the annual runoff reductions have been more pronounced than the annual precipitation reductions. This paper performs an analysis that links this runoff decrease to changes in the total annual precipitation and its seasonal structure. The seasonality is a key determinant of the surface runoff process, as it reflects the degree to which rainfall is concentrated during the winter. The observed reductions in winter precipitation are shown here to be well correlated (Pearso...

Stima della traspirazione dell’olea sylvestris in un tipico ecosistema mediterraneo in condizioni idriche limitanti

PIETRO; Passadore, Giulia; Garbin, Silvia; B., Matticchio; F., Visentin; I., Brunet; R., Lago; F., Facco; Botter, Gianluca; Carniello, Luca. ELETTRONICO. (2016), pp. 1119-1122. ((Intervento presentato al convegno Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche tenutosi a Bologna nel Settembre 2016. Original Citation: Un sistema modellistico integrato per la previsione in tempo reale delle piene del Muson dei Sassi (Pd)La XXXV edizione del Convegno Nazionale di Idraulica e Costruzioni Idrauliche (IDRA16), co-organizzata dal Gruppo Italiano di Idraulica (GII) e dal Dipartimento di Ingegneria Civile, Chimica, Ambientale, e dei Materiali (DICAM) dell’Alma Mater Studiorum - Universita di Bologna, si e svolta a Bologna dal 14 al 16 settembre 2016. Il Convegno Nazionale e tornato pertanto ad affacciarsi all’ombra del “Nettuno”, dopo l’edizione del 1982 (XVIII edizione). Il titolo della XXXV edizione, “Ambiente, Risorse, Energia: le sfide dell’Ingegneria delle acque in un mondo che cambia”, sottolinea l’importanza e la complessita delle tematiche che rivestono la sfera dello studio e del governo delle risorse idriche. Le sempre piu profonde interconnessioni tra risorse idriche, sviluppo economico e benessere sociale, infatti, spronano sia l’Accademia che l’intera comunita tecnico-scientifica nazionale ed internazionale all’identificazione ed alla messa in atto di strategie di gestione innovative ed ottimali: sfide percepite quanto mai necessarie in un contesto ambientale in continua evoluzione, come quello in cui viviamo. La XXXV edizione del Convegno di Idraulica e Costruzioni Idrauliche, pertanto, si e posta come punto d’incontro della comunita tecnico-scientifica italiana per la discussione a tutto tondo di tali problematiche, offrendo un programma scientifico particolarmente ricco e articolato, che ha coperto tutti gli ambiti riconducibili all’Ingegneria delle Acque. L’apertura dei lavori del Convegno si e svolta nella storica cornice della Chiesa di Santa Cristina, uno dei luoghi piu caratteristici e belli della citta ed oggi luogo privilegiato per l’ascolto della musica classica, mentre le attivita di presentazione e discussione scientifica si sono svolte principalmente presso la sede della Scuola di Ingegneria e Architettura dell’Universita di Bologna sita in Via Terracini. Il presente volume digitale ad accesso libero (licenza Creative Commons 4.0) raccoglie le memorie brevi pervenute al Comitato Scientifico di IDRA16 ed accettate per la presentazione al convegno a valle di un processo di revisione tra pari. Il volume articola dette memorie in sette macro-tematiche, che costituiscono i capitoli del volume stesso: I. meccanica dei fluidi; II. ambiente marittimo e costiero; III. criteri, metodi e modelli per l’analisi dei processi idrologici e la gestione delle acque; IV. gestione e tutela dei corpi idrici e degli ecosistemi; V. valutazione e mitigazione del rischio idrologico e idraulico; VI. dinamiche acqua-societa: sviluppo sostenibile e gestione del territorio; VII. monitoraggio, open-data e software libero. Ciascuna macro-tematica raggruppa piu sessioni specialistiche autonome sviluppatesi in parallelo durante le giornate del Convegno, i cui titoli vengono richiamati all’interno del presente volume. La vastita e la diversita delle tematiche affrontate, che ben rappresentano la complessita delle numerose sfide dell’Ingegneria delle Acque, appaiono evidenti dalla consultazione dell’insieme di memorie brevi presentate. La convinta partecipazione della Comunita Scientifica Italiana e dimostrata dalle oltre 350 memorie brevi, distribuite in maniera pressoche uniforme tra le sette macro-tematiche di riferimento. Dette memorie sono sommari estesi di lunghezza variabile redatti in lingua italiana, o inglese. In particolare, la possibilita di stesura in inglese e stata concessa con l’auspicio di portare la visibilita del lavoro presentato ad un livello sovranazionale, grazie alla pubblicazione open access del volume degli Atti del Convegno. Il volume si divide in tre parti: la parte iniziale e dedicata alla presentazione del volume ed all’indice generale dei contributi divisi per macro-tematiche; la parte centrale raccoglie le memorie brevi; la terza parte riporta l’indice analitico degli Autori, che chiude il volume.