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Descrivere la qualità della cristallizzazione delle macromolecole

Lo studio della struttura molecolare è fondamentale per lo sviluppo di farmaci. Una nuova tecnica ottica sviluppata da scienziati finanziati dall'UE riduce di molto il tempo di scoperta e accresce allo stesso tempo le probabilità di successo.
Descrivere la qualità della cristallizzazione delle macromolecole
Le informazioni sulla maggior parte delle strutture proteiche oggi conosciute sono state prodotte usando la cristallografia a raggi X, chiamata anche diffrazione a raggi X. Un fascio a raggi X viene puntato su dei cristalli solidi contenenti trilioni di molecole identiche interessanti. Un programma informatico crea un'immagine tridimensionale (3D) dai calcoli sulla posizione di ogni atomo nella molecola in base al modello di diffrazione rilevato.

Ottenere cristalli di alta qualità è un processo complicato e delicato che può richiedere mesi o persino anni con risultati scadenti in molte occasioni. Gli scienziati hanno sfruttato una nuova tecnica per rilevare presto la qualità della nucleazione dei cristalli grazie al finanziamento UE del progetto TOPCRYST ("Novel tools for crystallisation of macromolecules"). Il loro obbiettivo è quello di consentire un rilevamento anticipato della qualità dei cristalli proteici per ridurre al minimo le perdite di tempo, impegno e denaro in caso di scarsa nucleazione.

La tecnica dell'interferometria a doppia polarizzazione (DPI), sviluppata da TOPCRYST per studiare le strutture e le interazioni molecolari, utilizza una guida d'onda ottica con la luce nel suo centro. Qualsiasi cambiamento nelle interazioni molecolari sulla superficie della guida d'onda viene riflesso come cambiamento nella propagazione della luce all'interno della guida d'onda.

Gli scienziati hanno usato tre modelli di sistemi molecolari le cui condizioni di cristallizzazione sono ben caratterizzate e vengono quindi spesso impiegati per testare nuovi metodi. Una "firma" di cristallizzazione o schema di segnale che si verifica soltanto quando la cristallizzazione ha successo è stato perciò identificato e usato per definire le condizioni di cristallizzazione per due proteine storicamente problematiche. Inoltre, è stata identificata una nuova condizione di cristallizzazione per una delle proteine modello.

TOPCRYST ha quindi dimostrato l'efficacia del monitoraggio DPI in tempo reale per identificare le riuscite condizioni di cristallizzazione per macromolecole interessanti con una significativa riduzione di tempo e impegno. Si prevede che gli studi strutturali, coronati sempre più da successo grazie a questa tecnica, abbiano un impatto molto ampio sulla scoperta di farmaci e sulla sanità.

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