Dossier

Bioinformatica

Modellizzazione proteica

Modello tridimensionale di proteina I bioinformatici guardano le proteine come se fossero composte di porzioni componibili.

Infatti, se si considera un pool abbanstanza ampio di proteine si scopre che in esse sono riconoscibili parti che si ripetono, assemblate in modo diversi, in altre proteine.

E' un pò come trovarsi davanti ad una scatola di mattoncini per costruizioni: ci sono quelli a forma quadrata, a forma di tegola, rettangolari, quelli con un buco per inserire un ingranaggio, con un perno per incastrare una porta e così via.

Se abbiamo a disposizione una decina di mattoncini possiamo costruire molte cose diverse e a seconda di come li assembliamo otteniamo delle forme diverse.

Questo è quello che accade con le proteine: sono composte da parti, chiamati domini, che solitamente hanno una struttura tridimensionale definita indipendentemente dalla proteina in cui sono inseriti, rintracciabili in diverse proteine.

Abbiamo detto che conoscere la struttura tridimensionale di una proteina è un passo molto importante per un ricercatore, perché è la forma che stabilisce la funzione: cioè se e come interagisce con gli altri elementi all'interno della cellula.

Pertanto uno dei filoni di ricerca di sempre riguarda la ricerca di tecniche che permettano di avere una rappresentazione tridimensionale della forma reale della proteina. A questo fine, le tecniche di elezione sono la cristallografia a raggi X e la risonanza magnetica nucleare. Purtroppo sono tecniche che richiedono molto tempo, molto costose e non tutte le proteine si prestano. Infatti, per poterle analizzare è necessario purificarne alte dosi, quindi immobilizzarle per lo "scatto fotografico" in strutture cristalline. E non tutte le proteine si lasciano cristallizzare.

Per velocizzare l'acquisizione dei dati sulla funzione delle proteine, in attesa del riscontro sperimentale, i bioinformatici hanno messo a punto dei software in grado di far tesoro delle informazioni già acquisiti su proteine di cui sono disponibili le strutture tridimensionali acquisite sperimentalmente per dedurre quelle ignote di proteine non ancora analizzate.

Questi sistemi sfruttano proprio il principio dei mattoncini introdotti in questo paragrafo: analizzano la struttura tridimensionale delle proteine già studiate, individuando la forma dei mattoncini che la compongono. Quindi, analizzano la nuova proteina per individuare gli stessi mattoncini. Infine, producono alcuni modelli 3D in cui è illustrata l'ipotetica struttura della proteina dedotta dall'assemblamento dei domini diversi che la compongoon. Ovviamente, la struttura è tanto più fedele quanto è stato possibile individuare in essa dei domini già noti e descritti.

Sulla base della struttura, i ricercatori fanno delle ipotesi sulla funzione che verificano con esperimenti in laboratorio.

Per esempio, se la struttura denota la presenza di una tasca che potrebbe accogliere al suo interno una seconda proteina con cui è noto interagire, i ricercatori provano a modificarla per vedere se l'interazione si interrompe. Se ciò accade, probabilmente la deduzione fatta è corretta.

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