La proteomica è ancora un campo di ricerca relativamente giovane, che si occupa dell’insieme di tutte le proteine (proteoma) e cerca di capire più da vicino quali proteine sono presenti nelle cellule, quali funzioni svolgono e come interagiscono tra loro. L’intero nostro corpo è composto da migliaia di proteine diverse. E gli enzimi, che sono anch’essi costituiti da proteine, regolano importanti processi metabolici.
Con l’aiuto della proteomica possiamo creare una sorta di enorme biblioteca in cui le proteine vengono classificate e ordinate. In questo modo otteniamo una migliore comprensione delle connessioni all’interno del nostro corpo e possiamo capire quali processi sono alterati nelle malattie o come i farmaci agiscono sull’organismo.
Che cos’è la proteomica?
In termini del tutto sobri, la proteomica è lo studio e l’analisi completi del proteoma, cioè dell’insieme di tutte le proteine che, in un determinato momento, vengono espresse in una cellula, in un tessuto, in un organismo o in uno specifico sistema biologico. Si occupa dell’identificazione, quantificazione, struttura, funzione e interazioni delle proteine, nonché delle loro modificazioni in diverse condizioni.
Attraverso l’impiego di tecnologie avanzate, come la spettrometria di massa e gli strumenti bioinformatici, la proteomica mira a ottenere una comprensione dettagliata del ruolo delle proteine nei processi biologici e nelle malattie e contribuisce in modo significativo allo sviluppo di nuovi metodi diagnostici, terapie e alla comprensione dei meccanismi delle malattie.
Il proteoma come guardaroba della tua vita
Proteomica – si può spiegare in modo più comprensibile?
È vero, i complessi retroscena della proteomica non sono così facili da spiegare. Nel nostro articolo sull’ epigenetica l’abbiamo paragonata ai regolatori del volume . Per la proteomica possiamo usare un’altra analogia: un armadio.
Immagina che il tuo armadio sia pieno zeppo di capi di abbigliamento diversi, ognuno con una funzione specifica. Ogni capo di abbigliamento rappresenta una proteina nel tuo corpo e l’ insieme di tutte le proteine (ovvero del tuo armadio) viene definito proteoma .
Proprio come un armadio, il proteoma può essere molto vario, con un’ampia gamma di proteine responsabili di diverse funzioni e processi cellulari. Alcune proteine sono come i tuoi capi preferiti, che indossi spesso e che svolgono un ruolo importante nella tua vita quotidiana. Hier si parlerebbe di proteine essenziali .
Altre proteine sono come i capi d’abbigliamento raramente indossati o stagionali, che sono necessari solo in determinate occasioni.
Il guardaroba della vita
Proprio come organizzi il tuo armadio in base alle esigenze e scegli determinati capi che si adattano al tuo stile, il tuo corpo regola l’espressione e l’attività di diverse proteine a seconda delle richieste e delle condizioni. Questo processo è chiamato proteomica e comprende lo studio e l’analisi di tutte le proteine in una cellula, in un tessuto o in un organismo in un determinato momento.
Ad esempio, quando ti alleni, il tuo corpo può produrre proteine importanti per la rigenerazione muscolare e per la costruzione di nuova massa muscolare. Queste proteine vengono attivate per soddisfare le esigenze specifiche del tuo allenamento. Proprio come potresti scegliere il tuo abbigliamento sportivo per prepararti alla tua sessione di allenamento, il tuo corpo seleziona determinate proteine per rendere possibili gli adattamenti fisiologici all’allenamento.
La proteomica ci permette di studiare la complessa interazione delle proteine nei sistemi biologici e di capire come reagiscono a diversi fattori ambientali, malattie o interventi terapeutici. Attraverso l’analisi del proteoma possiamo ottenere informazioni sul funzionamento delle cellule e dei tessuti e scoprire nuove possibilità per la diagnosi, il trattamento e la prevenzione delle malattie. Per rimanere nell’analogia, esaminiamo quali “cap capi d’abbigliamento” vengono utilizzati in quali situazioni di vita.
Perché si utilizza la proteomica?
La proteomica offre una sorta di “visione in tempo reale” nella cellula. Con la genetica siamo stati finora in grado “solo” di rendere visibili i progetti di costruzione. Grazie alla proteomica è ora possibile ottenere una nuova prospettiva. Possiamo vedere se le proteine vengono nuovamente modificate dopo la loro traduzione, z.B. tramite fosforilazioni o glicosilazioni. Ciò significa che otteniamo una visione più dettagliata dei processi della cellula. In questo modo i ricercatori possono anche studiare meglio le interazioni proteina-proteina e comprendere quindi meglio complessi percorsi di segnalazione biologica.
Quali vantaggi offre la proteomica?
La proteomica è il passo successivo verso una medicina più personalizzata. Grazie agli sforzi della ricerca, in futuro potrebbe essere possibile identificare meglio nuovi biomarcatori per le malattie o molecole bersaglio terapeutiche. Inoltre, con l’aiuto della proteomica possiamo aumentare la nostra comprensione di come i farmaci agiscono sull’organismo.
La ricerca è ancora relativamente agli inizi, ma esistono già alcuni studi molto interessanti. In questo studio sono state testate 36 persone con condizioni di partenza diverse prima e dopo l’attività fisica. Le analisi sono state estremamente approfondite, dai test del sangue alle analisi del proteoma fino alle analisi genetiche.I ricercatori hanno potuto constatare che alcune proteine si prestavano come marcatori per le prestazioni future nel test di resistenza. Inoltre, hanno scoperto che le persone con una resistenza all’insulina mostrano una risposta modificata all’attività fisica. Prima di poter derivare da ciò approcci terapeutici precisi, è necessario svolgere ancora un po’ di ricerca, ma i risultati finora sono già estremamente interessanti.
Come si misurano le proteine?
Esistono diversi metodi per misurare le proteine. Di grande importanza per la proteomica è lo spettrometro di massa. Ma come funziona un dispositivo del genere?
Uno spettrometro di massa è come una bilancia sofisticata, che ordina minuscole particelle come proteine o peptidi (brevi segmenti proteici) in base al loro peso.Immagina di avere un sacchetto con sfere di diverse dimensioni e di volerle ordinare in base alla loro grandezza. Uno spettrometro di massa fa fondamentalmente la stessa cosa, solo che con le molecole. Per darti un’idea più chiara del processo che vi sta dietro, abbiamo rappresentato per te le singole fasi di lavoro nel modo più semplice possibile:
Scopri il tuo proteoma con il Molecular Profile Test di MoleQlar. Scopri di più ora.
Fase 1: Preparazione del campione
Per prima cosa, le proteine vengono estratte da un campione di cellule o tessuto. Poiché le proteine sono troppo grandi e complesse per essere analizzate direttamente, vengono “scomposte” in parti più piccole, chiamate peptidi, tramite un processo chiamato digestione (simile a ciò che avviene con il cibo).
Passaggio 2: Ionizzazione
I peptidi vengono quindi introdotti nello spettrometro di massa, dove vengono ionizzati. Ciò significa che i peptidi vengono caricati elettricamente, proprio come quando strofini i palloncini sui capelli e poi “rimangono attaccati” al muro.
Passaggio 3: Volo attraverso lo spettrometro di massa
I peptidi caricati vengono inviati attraverso lo spettrometro di massa. Il dispositivo utilizza campi elettrici per accelerare i peptidi. Più leggero è un peptide, più velocemente si muove attraverso il dispositivo. È come soffiare palline di diverse dimensioni in una galleria del vento; quelle più piccole volano più velocemente di quelle più grandi.
Passaggio 4: Rilevamento
Alla fine del “volo” i peptidi raggiungono un rivelatore. Il rivelatore misura quanto velocemente è arrivato ciascun peptide, il che permette di dedurne il peso (più precisamente, il rapporto tra massa e carica).Queste informazioni vengono rappresentate in uno spettro che assomiglia a un diagramma a montagna, con picchi che corrispondono a diversi peptidi.
Passaggio 5: Analisi dei dati
I dati raccolti – lo spettro di massa – vengono confrontati con un database che contiene informazioni su peptidi e proteine già noti. Attraverso questo confronto, gli scienziati possono scoprire, quali proteine erano presenti nel campione e in quale quantità.
Uno spettrometro di massa funziona quindi come una bilancia estremamente precisa che scompone le proteine in parti più piccole, carica elettricamente queste parti, le fa poi volare attraverso un dispositivo e misura la loro velocità di movimento. Queste informazioni ci aiutano a capire quali proteine sono presenti in una cellula o in un tessuto e come funzionano.
Conclusione sulla proteomica
La proteomica è un campo di ricerca ancora relativamente giovane. Uno dei primi articoli su questo tema è apparso nel 2000 sulla rinomata rivista Lancet con il titolo: „Preotomics: new perspectives, new biomedical opportunities“.
Da allora la ricerca ha fatto molti progressi. I metodi sono diventati sempre più sofisticati ed economici, il che ha reso possibile studiare la proteomica su larga scala. Con l’aiuto dell’Intelligenza Artificiale (IA), la scienza può analizzare meglio le enormi quantità di dati e così con l’aiuto della proteomica scoprire nuovi biomarcatori o sviluppare nuove terapie.
