Folding
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Il folding (dall'inglese ripiegamento) è il processo attraverso il quale le proteine ottengono la loro struttura tridimensionale. Il folding avviene sia contemporaneamente alla sintesi proteica che alla fine di questa. Soltanto una volta terminato il folding le proteine possono assumere la loro funzione fisiologica.
Indice |
[modifica] Sintesi proteica
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Per approfondire, vedi la voce sintesi proteica. |
Le proteine vengono sintetizzate dai ribosomi sotto forma di etero-polimero lineare di amminoacidi. Queste catene amminoacidiche formano la cosiddetta struttura primaria della proteina. Durante la sintesi la catena polipeptidica inizia già a piegarsi, assumendo strutture locali formate da una serie di amminoacidi (la struttura secondaria) e infine una forma specifica nello spazio (la struttura terziaria). Se poi diverse catene polipeptidiche si uniscono per formare un'unica proteina, la struttura spaziale che definisce il rapporto di queste subunità è chiamata struttura quaternaria.
[modifica] Chaperonine
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Per approfondire, vedi la voce chaperonina. |
L'acquisizione della forma viene in parte resa possibile e ad ogni modo aiutata da proteine chiamate chaperonine. Il meccanismo del folding non è ancora del tutto chiaro, tuttavia è noto come l'aiuto da parte di chaperonine sia essenziale, alla luce del paradosso di Levinthal; questo stabilisce che debba esistere una procedura specifica di assunzione della struttura terziaria in quanto, al crescere del numero di residui amminoacidici della proteina, cresce esponenzialmente il numero di strutture tridimensionali possibili e un procedimento a caso durerebbe in media più del tempo medio di vita della proteina stessa.
[modifica] Struttura e funzione
L'assunzione della funzione fisiologica di una proteina, sia essa un'enzima, un trasportatore, un recettore o una proteina strutturale, è resa possibile dalla sua struttura. Questo è il motivo per cui il folding ha una notevole importanza ed è oggetto di ricerca. Le cause delle malattie causate da prioni, quali l'encefalopatia spongiforme bovina, sono da ricercarsi in un errore nel folding di una proteina, la qual cosa è generalmente impedita dalla presenza delle chaperonine che assicurano che il procedimento di folding avvenga in maniera corretta.
Anche in altre malattie è stato ipotizzato un ruolo del misfolding (in inglese: folding non corretto) delle proteine, ad esempio il morbo di Alzheimer, il morbo di Huntington e il morbo di Parkinson.
[modifica] Denaturazione
Il processo contrario al folding è la denaturazione, con cui la proteina perde la sua struttura tridimensionale (si denatura) per tornare allo stato di semplice catena polipeptidica lineare. La proteina denaturata perde naturalmente anche la propria funzione fisiologica. La denaturazione delle proteine avviene al crescere della temperatura e in altre condizioni estreme, quali una forte variazione della concentrazione salina o in presenza di alte concentrazioni di alcune sostanze (dette denaturanti), quali l'urea, SDS (sodio dodecil-solfato) oppure Cloruro di Guanidinio.
Con la perdita della struttura tridimensionale i residui amminoacidici idrofobici, che normalmente sono all'interno della proteina o all'interfaccia con membrane, si ritrovano esposti ed immersi in un ambiente idrofilo. Quando questi residui idrofobici incontrano altri residui idrofobici della stessa o di altre molecole, per esempio di proteine denaturate, formano aggregati; questi a volte sono visibili in vivo in determinate cellule sotto forma di corpi insolubili in acqua.
[modifica] Ricerca
La prima teoria del folding proteico è stata proposta negli anni '20 del XX secolo dallo scienziato cinese Hsien Wu. In Europa e negli Stati Uniti le prime importanti ricerche sono state quelle negli anni sessanta di Christian B. Anfinsen, premiato con il Nobel per la chimica nel 1972.
Attualmente molti gruppi di ricerca sono impegnati nello studio del folding e nel tentativo di predire la struttura tridimensionale di una proteina partendo dalla sequenza amminoacidica. Esistono particolari progetti, tra cui Folding@home e Rosetta@home che prevedono l'uso, tramite il calcolo distribuito, di parte della potenza inutilizzata dei processori delle migliaia di computer collegati ad Internet che partecipano al progetto, per predire in silico la struttura tridimensionale di alcune proteine.
