Esplorazione del proteoma: differenze cellulari e ruolo degli amminoacidi

Il proteoma è il profilo di proteine che una cellula esprime. Oggi esiste tutta una serie di tecniche di laboratorio che permettono di caratterizzare il proteoma di una cellula. Infatti, le cellule esprimono geni diversi (espressione differenziale dei geni) e, di conseguenza, ciascuna cellula sintetizza proteine diverse. Ad esempio, il bruco e la farfalla hanno lo stesso identico DNA; tuttavia, il bruco e la farfalla esprimono geni diversi e, di conseguenza, le proteine tradotte sono molto diverse tra loro (tanto che il bruco e la farfalla sono due organismi totalmente diversi). Di seguito è possibile osservare il diverso proteoma di cellule del cervello e del fegato umano.

Differenze tra cervello e fegato

Nel fegato sono espresse alcune funzioni, cosiddette epatospecifiche, che sono assenti nel cervello, così come nel cervello ci sono proteine che invece non ritroviamo nel proteoma del fegato. Chiaramente ci sono anche dei geni comuni, che esprimono delle proteine comuni a tutti i tipi cellari (es. enzimi della glicolisi e quelli delle vie metaboliche principali). Numerose malattie vengono identificate attraverso la proteomica: infatti, la proteomica è essenziale per identificare quali proteine possono essere coinvolte in una determinata patologia, in modo tale da poterne studiare, in seguito, le caratteristiche specifiche.

Importanza della catena laterale –R

La catena laterale –R è ciò che caratterizza il singolo amminoacido, poiché mentre gli altri sostituenti sono sempre costanti, la catena laterale –R varia da un amminoacido a un altro. Le catene laterali, infatti, determinano le caratteristiche di un singolo amminoacido: ad esempio, la struttura secondaria è determinata dal ripiegamento della struttura primaria in suoi punti specifici; tale ripiegamento è determinato dalle dimensioni e dalla lunghezza delle catene laterali –R degli amminoacidi che compongono la catena polipeptidica. Ad esempio:

• se c’è una glicina non c’è un impedimento sterico poiché la catena laterale è molto corta – si tratta, infatti, di un singolo atomo di idrogeno;

• se c’è una metionina, invece, sarà difficile che la molecola riesca a piegarsi in quel punto, proprio per questioni di ingombro sterico.

Ciò ci fa capire che la posizione degli amminoacidi all’interno della catena polipeptidica determina tutte le caratteristiche strutturali e, dunque, funzionali della proteina stessa. Oltre alla dimensione e alla lunghezza della catena laterale –R, influiscono sulla possibilità della proteina di ripiegarsi su se stessa anche le caratteristiche chimiche del gruppo –R.