Chi sono

Sono nato a Lisbona nel 1976, ho passato quasi tutta l'infanzia a Pocariça e l'adolescenza a Linda-a-Velha, e oggi sono portoghese e australiano insieme. Ho cominciato con la chimica organica alla FCT NOVA nel 1994. Quello stesso anno mio zio, António Câmara (che più tardi ha vinto il Premio Pessoa, pagina in inglese), mi ha invitato a dare una mano al GASA, il suo gruppo di sistemi ambientali alla FCT NOVA, dove sono rimasto fino al 1999. Il mio lavoro era modesto: ricopiare dati dalla carta nei database perché diventassero elementi di mondi virtuali, in progetti che hanno compreso un CD-ROM multimediale per l'Expo 98. Ne è nato un capitolo di libro, quindi la mia prima pubblicazione non ha niente a che vedere con le proteine. È stato anche lì che mi sono seduto per la prima volta davanti a una workstation Silicon Graphics con gli occhiali per la realtà virtuale, e si è rivelato utilissimo: quando ho cominciato con la cristallografia delle proteine, nel 1998, costruivamo i modelli in O e in TURBO-FRODO (in inglese) sullo stesso tipo di macchine SGI.

Nel 1998 ho cominciato un progetto di tesi di laurea in cristallografia delle proteine all'ITQB NOVA, a Oeiras, sotto la guida di Pedro Matias, costruendo il modello del citocromo c con la banda di Soret sdoppiata nella densità elettronica. Ho anche cristallizzato una ferredossina a sette ferri di un archeo termofilo, Acidianus ambivalens. I suoi cristalli diffrangevano a 2,0 Å ma erano geminati, così la struttura si è fatta attendere: è uscita nel 2008. Nel dicembre 1998 ho passato una settimana a York a un workshop CCP4 sul raffinamento. L'università aveva finito le stanze, così Jorge Navaza, l'autore del programma di sostituzione molecolare AMoRe, mi ha gentilmente ospitato nell'appartamento che aveva in affitto. Da luglio a ottobre 1999 è arrivato il mio primo stage, all'EMBL di Grenoble, nel campus dell'ESRF, a lavorare sul danno da radiazione nei cristalli di proteine con Raimond Ravelli, uno scienziato meravigliosamente creativo che ci manca molto. Dall'inizio del 2000 ho avuto una borsa di avviamento alla ricerca (BIC) nel gruppo di Carlos Frazão all'ITQB, prima raffinando un citocromo c3 dimerico a 1,2 Å e poi con la proteina a cluster ibrido. Ricardo Coelho e io abbiamo passato una settimana nel laboratorio di Juan Fontecilla-Camps, all'IBS di Grenoble, a imparare a congelare i cristalli nel propano liquido dentro una camera anaerobica, e ci siamo portati il trucco a Oeiras. Da settembre a novembre 2000 sono stato all'Università della Georgia, nel laboratorio di Jean LeGall, che per primo aveva descritto il batterio Desulfovibrio gigas, a purificare proteine in glove box anaerobiche. C'era anche Ricardo Coelho, a purificare proteine con me; una di quelle che volevamo portare a Oeiras era un'idrogenasi che smetteva di funzionare appena vedeva un po' di ossigeno. Dopo quell'esperienza, le beute di composti organici non potevano competere con le proteine e i loro cristalli.

Da ottobre a dicembre 2001 sono tornato a Grenoble per un secondo periodo, questa volta all'ESRF con Ed Mitchell, che più tardi sarebbe stato co-relatore del mio dottorato. L'idea era imparare bene a risolvere il problema delle fasi: ho fatto crescere nuovi cristalli della proteina a cluster ibrido senza ossigeno, ho raccolto dati a tre lunghezze d'onda intorno alla soglia di assorbimento del ferro, ho risolto la struttura per MAD e l'ho raffinata a 1,3 Å, e strada facendo ho imparato XDS, visto che fino ad allora avevo usato solo MOSFLM e DENZO/SCALEPACK. All'inizio del 2002 è arrivato HERCULES, un corso di sei settimane a Grenoble per scienziati che usano grandi infrastrutture come i sincrotroni e le sorgenti di neutroni. Sei settimane di lezioni ed esperimenti con dottorandi di tutta Europa fanno nascere amicizie strette: quell'autunno ero al matrimonio di un nuovo amico a Roma, e oggi viviamo tutti e due nel Regno Unito e siamo ancora amici. All'ITQB sono stati Larry Sieker e Ricardo Coelho a insegnarmi a cristallizzare le proteine, e quasi tutto quello che so sulla cristallizzazione lo devo ancora a loro. Il mio dottorato (2002–2007), con una borsa della FCT, l'ho fatto nel laboratorio di Maria Arménia Carrondo (in inglese), diviso tra l'ITQB e l'ESRF, con Carlos Frazão e Ed Mitchell come relatori. Grenoble è il posto dove mi sono innamorato dei sincrotroni, e non mi è mai passata del tutto.

Nel dicembre 2002 avevo seguito un corso pratico EMBO su espressione, purificazione e cristallizzazione delle proteine (PEPC3) all'EMBL di Amburgo, e mi è tornato molto utile. Verso la fine del 2003, a metà dottorato, ho preso un secondo progetto: Maria Arménia aveva avviato una collaborazione con il gruppo di Isabel Sá-Correia all'IST di Lisbona. Il nostro laboratorio aveva sempre lavorato sulle metalloproteine, purificate come insegnava Jean LeGall: colture enormi da cui estrarre le proteine che i batteri producono in abbondanza. Così sono stato il primo del laboratorio a sovraesprimere una proteina e a produrla con la selenometionina. Il gruppo dell'IST sapeva sovraesprimere ma non conosceva la selenometionina, così abbiamo imparato insieme, e la mia tesi ci ha guadagnato ad avere tutte e due le proteine.

La nuova proteina era UgpG, una glucosio-1-fosfato uridililtransferasi, e all'inizio di agosto 2005 avevo sette forme cristalline e nessuna struttura. La sostituzione molecolare non portava da nessuna parte, e nei dati di selenometionina c'erano 88 siti di selenio da trovare (11 in ciascuna delle 8 molecole), che non è poco. Nelle prime ore dell'ultimo giorno di fascio prima della chiusura di agosto dell'ESRF, un derivato di osmio ha cominciato a mostrare un bellissimo segnale anomalo, ma la macchina doveva essere spenta prima che potessi finire. Ed me l'ha detto chiaro: il tempo non bastava, e se volevo la struttura prima della chiusura avrei dovuto telefonare alla sala controllo e chiedere di tenere la macchina accesa. Era almeno possibile? Lui non lo sapeva, e non avrebbe telefonato al posto mio: la decisione era mia, e anche la telefonata. Con le mani che tremavano e la voce incerta, ho chiamato. Hanno detto di sì. L'intero ESRF è rimasto acceso altri 25 minuti per me, e sono bastati per un set di dati completo e molto ridondante e una struttura risolta. I siti di selenio si sono rivelati preziosi più tardi, fissando la sequenza in mappe in cui non era facile costruire il modello. Ho passato il resto dell'estate a costruirlo, e alla fine di settembre avevo una struttura completa e raffinata (articolo).

Poi sono arrivate le proteine di membrana con Martin Caffrey: prima all'Università di Limerick, come postdoc sui suoi progetti finanziati dai National Institutes of Health statunitensi, e poi al Trinity College di Dublino con una mia borsa Marie Curie (il primo progetto che ho scritto, e il primo che ho vinto), lavorando sui trasportatori ABC di Pseudomonas aeruginosa. Limerick è stato un salto nel buio. Il laboratorio non aveva ancora una cristallografia sua (fino ad allora la si faceva con collaboratori esterni), così i miei primi compiti sono stati prenotare tempo di fascio ai sincrotroni e comprare i loop, i dewar e il resto dell'attrezzatura che serviva per poter raccogliere dati. Come cristallografo del gruppo ero coinvolto in tutti i progetti, e sono stati anni emozionanti, gratificanti e molto intensi: tra il 2008 e il 2011 ho organizzato 31 trasferte ai sincrotroni, più o meno una al mese, quasi tutte all'Advanced Photon Source, vicino a Chicago, e altre alla Swiss Light Source, all'ESRF e a Diamond.

Dopo qualche trasferta da solo, soprattutto i blocchi di 48 ore di tempo di fascio che l'APS ci dava ogni mese, ho capito che mi serviva aiuto, così ho cominciato a portare con me studenti del laboratorio, a volte prima ancora che avessero cristalli propri. È lì che ho scoperto quanto sia gratificante aiutare altre persone a crescere, come scienziati e come persone. La mia sindrome dell'impostore si faceva sentire, eccome: e se ci fossimo trovati davanti a un problema cristallografico che non sapevo risolvere? Facevamo crescere i cristalli dentro la fase cubica lipidica, un gel di lipidi con più o meno la consistenza del dentifricio, e parte di quel lavoro è finita su Nature, compresa la struttura di un recettore con il gruppo di Brian Kobilka. Mi piacerebbe dirti che era tutto calcolato. Macché. Ci sono stati soprattutto bravi mentori, colleghi fantastici e un sacco di cristalli che non sono cresciuti. E anche tanta forza di volontà e costanza, per esempio per imparare a tirare fuori i cristalli dai sandwich di vetro in cui li facevamo crescere.

Nel 2011 ho lasciato la ricerca per la scienza delle linee di luce all'Australian Synchrotron, a Melbourne, dove Tom Caradoc-Davies mi ha assunto ed è stato il mio responsabile e mentore per gli otto anni successivi. Ha avuto tantissima pazienza con me, non ha mai smesso di incoraggiarmi a inseguire quello che volevo fare e ha trasformato un accademico volenteroso ma piuttosto nella media in uno scienziato di strumento.

I dubbi sono tornati, in una forma nuova: all'improvviso ero io la persona che avrebbe dovuto sapere perché il robot si era fermato, perché il rivelatore taceva o perché i dati avevano un aspetto strano. La mia cura è sempre stata la stessa: imparare bene la cosa, scriverla e condividerla. Scrivevo voci nell'elog e mini-guide su tutto, all'inizio in modo piuttosto egoista, anche su problemi risolti da altri, perché pensavo che un giorno mi sarebbero servite. In due o tre anni quell'abitudine mi ha reso la persona da chiamare quando qualcosa non andava, e le note sono diventate una delle migliori fonti di know-how delle linee. Nel 2018 avevo scritto più di 4.000 voci nel registro elettronico della struttura, il secondo in assoluto. Fuori dalla linea, sette anni nel direttivo di SCANZ mi hanno insegnato quanto può fare una piccola società scientifica con dei buoni volontari (e un database dei soci decente). Ho anche aiutato a preparare la candidatura vincente per portare a Melbourne il Congresso mondiale IUCr del 2023, e poi sono entrato nel suo comitato organizzatore. Qualche corso di Python, due certificazioni Red Hat e tanti colleghi pazienti dopo, funziona ancora.

Nel 2019 mi sono trasferito a Diamond, nell'Oxfordshire, giusto in tempo per una pandemia. Durante i lockdown sono stato uno dei lavoratori essenziali che hanno tenuto in funzione I04 per il COVID Moonshot.

Da allora, buona parte del mio lavoro su I04 ha riguardato la qualità, e come rendere più semplice ottenere buoni dati. Mi sono portato dietro l'abitudine delle checklist: una checklist software per l'avvio della linea, oggi MX Beamline Setup, perché ogni avvio sia controllato allo stesso modo e niente dipenda dalla memoria di qualcuno. Ho guidato il passaggio a una raccolta dati consapevole della dose e poi guidata dalla dose: prima facendo sapere agli utenti quale dose di raggi X ricevevano i loro cristalli, poi lasciando che fosse la linea a scegliere le esposizioni a partire da una dose obiettivo (articolo del 2025). All'IUCr 2026 ho presentato in un poster il quadro più ampio per insegnare e raccogliere dati in questo modo, Strategic dose allocation. Nel 2024 e nel 2025 ho guidato un progetto finanziato dal BBSRC che ha portato su I04 la centratura dei campioni con l'apprendimento automatico. Insegno anche raccolta dati ai workshop CCP4 ogni anno dal 2019, alcuni anni in due scuole diverse, e ogni anno ai corsi di formazione MX di Diamond per gli utenti, dove tutte quelle vecchie note continuano a dare frutti. Nel 2026 quella formazione è stata divisa in tre corsi per diversi livelli di esperienza; io ho insegnato nell'introduzione per i nuovi utenti a febbraio. Per il corso Beyond Automation di Diamond del 2026 ho ideato quattro casi pratici per I04, dai problemi di frequenza di conteggio del rivelatore che le statistiche di merging nascondono fino a come distribuire la dose lungo i cristalli aghiformi. Due li ho guidati io e gli altri due dei colleghi, e ho disegnato ciascuno come una striscia a fumetti (con un po' di aiuto dall'IA).

Oggi co-supervisiono anche dottorandi (in questo momento Paige Taylor, che si è appena trasferita dall'Australia a Diamond) e formo nuovi colleghi perché diventino scienziati di strumento, cercando di trasmettere un po' della pazienza che tante persone hanno avuto con me. Al lavoro sono addetto al primo soccorso per la salute mentale, siedo nel consiglio comunale di Didcot, e provo ancora un piccolo brivido ogni volta che dai dati spunta una struttura nuova. Tanto che ho scritto un programma di visualizzazione per lo schermo davanti a I04, che mostra a ciclo continuo le strutture appena pubblicate raccolte sulla linea. È un'idea che avevo provato per la prima volta a Melbourne come «MX TV», su vecchi schermi salvati dal riciclo.

Mi interessa soprattutto automatizzare di più le linee MX senza compromettere la qualità della scienza o la sicurezza delle apparecchiature, così che robot e goniometri non si scontrino e il fascio diretto non arrivi mai su un rivelatore. Questo comprende modi migliori di raccogliere dati con i moderni rivelatori a pixel, set di dati completi a partire da più settori angolari sullo stesso cristallo o su cristalli diversi, le sfide dei fasci di raggi X piccoli e piccolissimi (stabilità del fascio, una sfera di confusione piccola e così via) e modi migliori di elaborare i dati grezzi di tutte queste configurazioni.

Mi sta a cuore anche l'esperienza degli utenti su una linea, che siano sul posto o che lavorino a distanza dal loro laboratorio: come si progettano gli esperimenti, come si presenta il software di raccolta dati, e come si archiviano e si condividono i dati grezzi e i metadati perché l'esperimento successivo impari dal precedente. I fasci e i rivelatori moderni producono una quantità enorme di dati, e questo richiede idee nuove invece di fare le cose sempre allo stesso modo. Dietro a tutto questo c'è l'informatica, e anche quella parte continua a piacermi: Linux, macchine virtuali, container e strumenti open source che rendono una linea affidabile e facile da mantenere.

Nella biologia strutturale mi attirano i confini delle cellule e degli organelli: come i batteri importano ciò che serve loro per sopravvivere, come l'energia si trasforma in gradienti di protoni attraverso le membrane e quei gradienti in ATP, come i capsidi virali si attaccano alle cellule e si assemblano al loro interno, e come le proteine di trasporto portano molecole dentro e fuori dal nucleo, dai mitocondri e dall'apparato di Golgi.

Altrettanto mi interessano le persone che fanno funzionare una struttura: formare gli utenti e il nuovo personale, fare da mentore a scienziati a inizio carriera e aiutare i colleghi a crescere in nuovi ruoli. Conta anche il benessere; al lavoro sono addetto al primo soccorso per la salute mentale.

Mi piace molto anche parlare di scienza con chi non la fa di mestiere. Le giornate a porte aperte mi danno energia come poche altre cose, ho tenuto un intervento per il grande pubblico al Café Scientifique di Wantage, e dal 2023 partecipo ai caroselli delle professioni nelle scuole superiori (una specie di speed date in cui i ragazzi mi tempestano di domande sul mio lavoro) e faccio colloqui di lavoro simulati con gli studenti.