Le proteine: cosa sono, a cosa servono, cosa c’entrano con l’oncologia

giovedì, 17 Feb 2022

Dal greco proteios (primario, in testa), le proteine sono la base strutturale e funzionale degli organismi, macromolecole composte da “mattoncini”, gli aminoacidi (una ventina nell’uomo, 9 dei quali devono essere assunti con la dieta). Esistono centinaia di proteine differenti: a livello strutturale, sorvolando sugli aspetti più complessi, la diversità risiede nella sequenza degli aminoacidi che le compongono. Questa sequenza deriva linearmente dalla sequenza di basi azotate scritte nel DNA: tre basi azotate formano una tripletta e a ogni tripletta corrisponde uno specifico aminoacido. Significa che la sequenza di triplette scritte nel DNA codifica la sequenza di aminoacidi che, attraverso un passaggio intermedio di copia da DNA a mRNA, “costruisce” ogni proteina. Durante il processo di costruzione, man mano che le catene di aminoacidi si formano, le proteine si piegano e assumono conformazioni specifiche che ne definiscono le funzioni.

Un gene è una porzione di DNA che “codifica” per un prodotto finale. Quando si legge di un gene che codifica per una proteina è proprio questo che si intende: quel gene la cui sequenza di basi azotate (triplette) darà origine alla specifica sequenza di aminoacidi cioè a una specifica proteina.

Proteine e oncologia

In oncologia tutto ciò è estremamente rilevante perché, come tante volte abbiamo già scritto, ogni tumore è scatenato da alterazioni geniche. Un gene alterato creerà una proteina “alterata”; se questa alterazione riesce a scardinare i meccanismi cellulari fondamentali (vita, morte, replicazione delle cellule), il risultato può essere quella proliferazione cellulare incontrollata che chiamiamo, appunto, tumore.

In effetti, i farmaci a bersaglio molecolare “mirati” a specifiche alterazioni genetiche non intervengono davvero sui geni, bensì sulle proteine che questi geni codificano: sono le proteine il bersaglio molecolare.

A cosa servono le proteine

A quasi tutto, potremmo dire: i filamenti di miosina e actina che compongono le fibre muscolari sono proteine. Il collagene, elemento fondamentale di legamenti e tessuto connettivo, è una proteina. La cheratina di cute e capelli è una proteina. Anche i microtubuli che formano il citoscheletro delle cellule sono fatti di proteine. Sono proteine gli anticorpi e anche le citochine, molecole che mediano risposte infiammatorie e immunitarie.

Non solo: molti ormoni sono proteici, ad esempio insulina, glucagone (anch’esso importante per regolare i livelli di glucosio), l’ormone della crescita (o somatotropo) e l’ormone che si misura nelle urine e nel sangue per i test di gravidanza, la gonadotropina corionica (HCG) (che, più precisamente, è una glicoproteina, ovvero una proteina con legati molti zuccheri).

La trascrizione dei geni è finemente regolata da proteine che aprono la matassa di DNA nel nucleo (cromatina) e da altre proteine che si legano al DNA stesso favorendo l’entrata e l’azione degli enzimi che producono l’mRNA. E, visto che li abbiamo appena citati, ebbene sì, pure gli enzimi sono proteine: proteine altamente specializzate che in base alla loro conformazione tridimensionale si legano a specifici substrati o interagiscono con specifici adattatori per catalizzare svariate reazioni chimiche. Alcune di queste servono per mantenere l’omeostasi del nostro metabolismo, altre per propagare segnali provenienti dall’esterno della cellula ad opera di “cascate” di segnali che arrivano fino al nucleo. Per reazioni indispensabili come la combustione del glucosio o l’ossidazione dei grassi sono necessari decine di passaggi intermedi, ognuno dei quali è controllato da un enzima specifico. Stessa cosa per la sintesi dell’emoglobina, nucleotidi, etc.

Come già accennato, poi, molto spesso sono proteine i bersagli dei farmaci che assumiamo, quasi sempre enzimi che vengono bloccati per interferire con una reazione precisa. E non parliamo solo dei farmaci anti-tumorali, ma molto più in generale: l’aspirina, ad esempio, agisce su enzimi (quindi proteine) responsabili per la sintesi di mediatori dell’infiammazione.

Proteomica oncologica

Per semplificare, possiamo affermare che con “proteomica” si intende la scienza che studia l’insieme di proteine presenti nell’organismo umano: il proteoma. È una definizione sicuramente generica, probabilmente vaga e in certa misura parziale, che assume però un significato immediato, per un pubblico di non esperti, nel parallelismo spontaneamente evocabile con il genoma, cioè l’insieme dei geni (leggi qui un articolo più completo – in inglese).

D’altro canto, come già abbiamo scritto più volte in numerosi articoli, la genetica è fondamentale per l’oncologia moderna perché ci consente di individuare le alterazioni responsabili a vario titolo di una patologia oncologica. Se consideriamo che, in base a quanto sopra scritto, ciascuna di queste alterazioni, anche nella rappresentazione più semplicistica, dà comunque origine a una proteina alterata che scardina il funzionamento cellulare e quindi innesca e promuove la malattia, capiamo subito come “lo studio delle proteine” sia (anche) intimamente connesso con lo sviluppo di diagnostiche e terapie oncologiche.

Con “proteomica”, poi, grazie agli enormi passi avanti compiuti dalla tecnologia (spettrometri e potenza computazionale, solo per citarne alcuni), negli ultimi tempi si intende anche “analisi proteomica” (vedi la pagina Cosa facciamo del sito), cioè la ricerca di proteine alterate anche laddove non si siano riscontrate alterazioni geniche o dove il risultato dell’analisi del DNA tumorale abbia dato risultati dubbi.

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