Ultimo aggiornamento: 19 dicembre 2023
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La proteomica è lo studio su vasta scala delle proteine. Questo tipo di analisi trova applicazione nello studio dei processi biologici in condizioni sia fisiologiche sia patologiche: può infatti fornire informazioni in merito a quali proteine sono espresse in un particolare tessuto o tipo di cellula, alla quantità e alle eventuali variazioni e interazioni.
Poiché le istruzioni per la sintesi delle proteine si trovano nel genoma, e più precisamente nei geni che codificano per proteine, si potrebbe pensare che dalla conoscenza della sequenza di un gene si possano ricavare tutte le informazioni riguardanti la corrispondente proteina codificata. In realtà, i geni specificano solo alcune istruzioni per produrre una proteina, ma non tutte. Inoltre, da un singolo gene può essere prodotto più di un tipo di proteina. Infine, molti geni che codificano per proteine sono espressi e tradotti nelle proteine corrispondenti solo in alcuni tipi di cellule e in particolari momenti della vita di tali cellule. Per queste ragioni, per conoscere le proteine espresse in una cellula non basta studiare i geni, che è il compito della genomica. Né è sufficiente studiare tutti gli RNA trascritti a partire dai geni, l’oggetto di studio della trascrittomica. Vanno considerati altri meccanismi, che sono in grado di regolare la quantità delle proteine in ciascuna cellula e di modificare la struttura di ciascuna proteina.
Il proteoma, l’insieme cioè delle proteine in una cellula, a differenza del genoma non è quindi costante nel tempo. Per questo, quando si parla di proteoma sarebbe forse più corretto dire che con tale termine si indica l’insieme delle proteine espresse in un particolare organismo o sistema biologico in un dato momento.
Il proteoma è quindi un’entità dinamica. Le istruzioni per la costruzione, o meglio la sintesi, delle proteine, sono contenute nel DNA e in particolare nei geni. Gli elementi costitutivi delle proteine sono, a prescindere dalla funzione o dalla forma finale della proteina, gli amminoacidi. Esistono 20 amminoacidi che differiscono tra loro per una specifica porzione nella loro molecola: la cosiddetta catena laterale.
La sintesi di ogni proteina inizia quando alcune specifiche informazioni presenti in un gene, ossia una precisa sequenza di DNA, sono trascritte in una corrispondente sequenza di RNA messaggero. Quest’ultimo a sua volta viene utilizzato per tradurre il linguaggio dei geni, la sequenza degli acidi nucleici, in una corrispondente catena di amminoacidi. All’interno di ciascuna proteina, gli amminoacidi sono disposti in catene più o meno lunghe e sono legati l’uno all’altro da legami peptidici. Le catene possono quindi “ripiegarsi” su se stesse in particolari forme tridimensionali essenziali alla funzione delle proteine e non specificate dalla sequenza genica. Una volta formate, le proteine possono inoltre subire ulteriori modificazioni, dette post-traduzionali, che per esempio comportano l’aggiunta di zuccheri o di grassi.
In uno stesso organismo le proteine presenti in ciascun tipo di cellula e tessuto variano molto, anche nel tempo. Possono per esempio variare a seconda dello stadio di sviluppo, delle condizioni interne o degli stimoli che provengono dall’ambiente. Di frequente vengono anche degradate e sostituite. La proteomica studia i diversi aspetti delle proteine, tra cui le possibili interazioni tra le stesse o le loro modifiche.
Esistono molte tecniche per studiare le proteine. Tra quelle più usate in proteomica c’è l’elettroforesi (vedi scheda Tecniche per valutare l’espressione di geni e proteine). In particolare, si può far ricorso all’elettroforesi bidimensionale o 2D PAGE (two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis), in cui le proteine contenute nel campione vengono separate su un gel di poliacrillammide in due momenti diversi in base a due loro caratteristiche: il punto isoelettrico e il peso molecolare.
Un’altra tecnica molto usata è la spettrometria di massa, grazie alla quale è possibile identificare e quantificare le proteine in un campione sfruttando il rapporto tra massa e carica.
I campi di applicazione delle tecniche di proteomica nella ricerca medica sono molteplici. Tra queste vi è il loro utilizzo nella ricerca di potenziali biomarcatori tumorali, per fare diagnosi o valutare una prognosi, oppure per identificare nuovi bersagli farmacologici.
Agenzia Zoe