Una nuova era nella ricerca proteomica
Le proteine sono le unità funzionali delle cellule e quindi fondamentali per comprendere i processi cellulari nell'ambito della salute e delle malattie. Lo studio e la caratterizzazione completa di un grande gruppo di proteine prende il nome di proteomica. Gli approcci alla proteomica di prima generazione, tuttavia, fornivano un'annotazione quantitativa solo limitata senza alcuna informazione sulla localizzazione delle proteine. Il progetto 'Proteomics specification in time and space' (PROSPECTS), finanziato dall'UE, ha riunito gruppi di ricerca leader e piccole e medie imprese (PMI) sotto un obiettivo comune. L'obiettivo principale del consorzio PROSPECTS era quello di migliorare la tecnologia esistente al fine di consentire l'analisi delle proteine nel tempo e nello spazio. I partner di progetto hanno sviluppato potenti strumentazioni e utilizzato tecnologie complementari come la spettrometria di massa, la microscopia crioelettronica e l'imaging cellulare per integrare le dimensioni temporali e spaziali nelle loro analisi. L'abbinamento della spettrometria di massa alla cromatografia liquida a pressione ultraelevata ha migliorato notevolmente il rilevamento di campioni proteici aumentando la sensibilità e la velocità per analisi single-shot. Inoltre, l'integrazione di metodi ottici e a fasci di ioni ha consentito ai ricercatori di suddividere le cellule congelate cresciute sui vetrini di microscopia e studiare/approfondire il relativo proteoma. Il congelamento rapido dei campioni biologici ha preservato l'integrità della proteina e facilitato l'analisi dei complessi proteici macromolecolari come il proteasoma. Una parte importante del lavoro PROSPECTS è stato dedicato allo sviluppo di modelli di calcolo matematici in grado di prevedere la funzione cellulare e l'interazione proteica. Queste informazioni potrebbero spiegare la perturbazione delle proteine nei processi patologici. Durante l'analisi proteomica, è altrettanto importante che sia possibile ricavare informazioni sulla localizzazione subcellulare delle proteine. A tale scopo, I ricercatori del progetto PROSPECTS hanno utilizzato la tecnica basata sulla spettrometria di massa di aminoacidi etichettati con isotopi stabili. Gli scienziati sono stati quindi in grado di determinare la distribuzione di proteine nella membrana cellulare, citosol e nucleo. L'analisi delle emivita e dei tassi di turnover di oltre 5 000 proteine ha aggiunto la dimensione temporale al loro metodo. Le metodologie complementari del progetto PROSPECTS possono essere applicate per spiegare l'impatto sul proteoma di proteine ripiegate in modo anomalo come quelle coinvolte nelle malattie neurodegenerative. I flussi di lavoro sperimentali stabiliti e l'esclusiva strumentazione sono stati rapidamente immessi sul mercato offrendo alle comunità biologiche e biomediche l'opportunità di eseguire analisi proteomiche approfondite non possibili prima d'ora.
