Marcatura e modificazione di proteine
Le proteine sono composte da catene polipeptidiche e le loro funzioni biologiche sono in buona parte determinate dal corretto ripiegamento, dalla dimensione e dal numero di gruppi funzionali reattivi presenti lungo tali catene. La capacità di effettuare delle modifiche sito-specifiche delle proteine consente ai ricercatori di indagare su un'ampia gamma di proprietà e sulla funzione biologica complessiva delle proteine stesse. Le tecnologie di marcatura e di modifica delle proteineconsistono nell'aggiunta di fluorofori, biotina e di altre piccole molecole che permettono di studiare le interazioni proteina-proteina, il corretto ripiegamento, la struttura complessiva e la funzione biologica delle proteine stesse.
Marcatura fluorescente di proteine
La scoperta e l'ampia diffusione della proteina fluorescente verde (GFP) rappresenta un efficace esempio di questa tecnologia. La GFP e le sue varianti hanno avuto un enorme impatto in numerosi campi di studio e nella comprensione dei processi biologici. Ad esempio, l'incorporazione di etichette fluorescenti su anticorpi consente la rilevazione e la quantificazione di complessi proteici altamente specifici nei tessuti ed è ampiamente utilizzata nei complessi anticorpo-proteina in applicazioni quali l’ELISA e il western blot. Per contro, uno svantaggio significativo dell'utilizzo della GFP consiste nel fatto che la funzione della proteina può essere alterata dall'incorporazione di tag proteici di queste dimensioni. Per evitare questo inconveniente, i ricercatori possono utilizzare tag fluorescenti più piccole rispetto alla GFP, la biotina o, ancora, incorporare amminoacidi non naturali con funzionalità biortogonali.
Coniugazione di proteine con enzimi
L'incorporazione di enzimi o sonde è un altro metodo utilizzato dai ricercatori per marcare le proteine. Le coniugazioni enzima-proteina più comuni utilizzano la fosfatasi alcalina (AP) e la perossidasi di rafano (HRP). Esistono numerosi vantaggi nell'utilizzo di tecnologie di marcatura enzima-proteina; queste infatti consentono l'amplificazione del segnale, la possibilità di letture del segnale differenti e numerosi substrati tra cui scegliere per ciascun enzima. Le tecniche di rilevazione più comune utilizzano la fluorescenza, la chemiluminescenza o la determinazione colorimetrica. La varietà di questi segnali le rende adatti ad applicazioni di immunoistochimica (IHC) o di immunofluorescenza (IF) nelle cellule e nei tessuti.
Tecnologie emergenti per la marcatura delle proteine
Nel campo della ricerca sulle malattie e della scoperta di nuovi farmaci, la tecnologia della degradazione proteica mirata costituisce un settore di studio all’avanguardia per identificare nuovi bersagli farmacologici e potenziali terapie. La tecnologia della proteolisi mediata da chimera utilizza molecole bifunzionali capaci di legarsi con un'estremità alla proteina bersaglio specifica della malattia e con l'altra a una ligasi E3 che eliminerà così la proteina indesiderata dalle cellule. La specificità di queste molecole verso un'ampia gamma di bersagli patologici combinata alla capacità di indirizzarli verso la proteolisi sfruttando i normali sistemi di degradazione proteica delle cellule, le rende una potente tecnologia di marcatura delle proteine per la ricerca sulle malattie.
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