Il complesso viaggio del folding proteico: dalla disordine alla stabilità

Il processo che porta una proteina disordinata, in struttura primaria, alla sua forma nativa prende il nome di folding, per studiare il quale generalmente viene effettuato in laboratorio il processo inverso, l'unfolding, si denatura quindi la proteina facendola tornare dalla forma nativa alla forma random coil.

Stabilità e interazioni proteiche

Una proteina unfolded è instabile, una proteina foldata raggiunge invece un minimo energetico, è quindi stabile. Le interazioni che si instaurano stabilizzando la proteina in conformazione terziaria sono tutti i tipi di interazioni deboli (elettrostatiche, ponte idrogeno, van der Waals, interazioni idrofobiche) più i punti disolfuro (un legame covalente che si forma tra due cisteine.

Energia e folding proteico

Quando una proteina esce unfolded da un ribosoma è come detto in una situazione di alta energia: durante il processo di folding questa raggiunge numerosi stati intermedi a più bassa energia fino ad arrivare alla conformazione nativa, che presenta il minimo energetico; c’è anche un altro minimo energetico, che rappresenta un folding erroneo, da cui non riesce a riemergere per foldarsi correttamente; se una cellula funziona bene ha un sistema di controllo di qualità (ubiquitina-proteasoma) che elimina quelle misfolded. Ogni intermedio relativo corrisponde a intermedi meta-stabili: man mano che si scende con l'energia ci sono meno forme possibili, ed il corretto ripiegamento è guidato principalmente dalle interazioni idrofobiche, che causano il collasso idrofobico: è l'effetto idrofobico infatti a bilanciare e superare la componente sfavorita di diminuzione di entropia conformazionale che osteggerebbe il ripiegamento (un forma ordinata presenta entropia minore di una disordinata, e normalmente le reazioni tendono all’aumento dell’entropia).