Allungare le proteine fino al limite
Il progetto FORCEPROT (Conformational dynamics of single molecules under force), finanziato dall’UE, ha studiato le modalità di ritorno delle proteine alla loro struttura originale, dopo un allungamento. Utilizzando una tecnica appena sviluppata di spettroscopia force-clamp di singola molecola, i ricercatori hanno studiato lo scenario di energia libera di una singola proteina che si ripiega. Nei primi due anni di FORCEPROT, i ricercatori hanno istituito un nuovo laboratorio al King’s College di Londra. Gli spettrometri alloggiati qui possono raggiungere una forza di due piconewton, ovvero la forza necessaria per spezzare alcuni legami fondamentali nella proteina. La risoluzione visiva ottenuta è inferiore al nanometro (un miliardesimo di un metro). Nel completamento dell’installazione, FORCEPROT si è servito di un laboratorio di biologia molecolare nel King’s College, per eseguire la necessaria ingegnerizzazione di DNA di poliproteina, l’espressione della proteina in batteri e la purificazione della proteina. I ricercatori hanno prima costruito una serie di poliproteine topologicamente distinte che sono necessarie al fine degli esperimenti. Tramite un approccio a singola proteina, hanno identificato una conformazione ripiegata male relativa a domini appartenenti a due monomeri proteici individuali. Questo evento può portare a una traiettoria di ripiegamento errato nell’aggregazione delle proteine. Sono stati raggiunti risultati interessanti nell’esplorare l’effetto della forza meccanica sull’esito della reazione chimica a livello del singolo legame. Studi sulla meccanochimica dei singoli legami hanno dimostrato la scarsa stabilità meccanica del legame covalente organometallico solforico. Infine, i ricercatori del progetto hanno esteso gli esperimenti per studiare le proprietà meccaniche del doppio strato lipidico di cellule viventi. I risultati hanno dimostrato che durante la divisione cellulare, una serie particolare di lipidi si sopra-regola aumentando la stabilità meccanica della membrana cellulare. Le applicazioni relative ai risultati di questa ricerca risultano rilevanti per molte patologie che implicano le proteine ripiegate in modo non corretto. Si profilano benefici per i casi di morbo di Parkinson, Alzheimer e formazione di cataratte, per citare solo qualche esempio.
Parole chiave
Ripiegamento proteico, FORCEPROT, spettroscopia a forza di serraggio, aggregazione delle proteine, meccanochimica