Quantificare i meccanismi di ripiegamento della proteina
Le proteine sono strutture complesse tridimensionali (3D) formate da catene di aminoacidi (la loro struttura primaria). Le catene si piegano e si allineano per formare fogli o eliche (struttura secondaria) e in modi più complicati, formando numerosissime configurazioni geometriche correlate direttamente alle loro funzioni finali (strutture terziarie e quaternarie). Si ritiene che il metodo con cui una proteina giunge alla sua configurazione finale sia regolato dal suo cosiddetto scenario di energia libera. La teoria dello scenario energetico afferma che la sequenza primaria di una proteina definisce il suo scenario di energia libera, determinandone lo specifico percorso di ripiegamento e le velocità di ripiegamento e dispiegamento. Il percorso fino allo stato di equilibrio finale di una proteina (nonché le proprietà dello stato finale stesso) è guidato dalle colline e dalle vallate dello scenario energetico. La spettrina costituisce il componente principale di una rete proteica che solca la superficie interna dei globuli rossi (eritrociti) e si ritiene sia responsabile del mantenimento della loro forma (è di natura citoscheletrica). Forma un fascio a tre eliche, in cui i tre diversi domini (R15, R16 e R17) si ripiegano nella rispettiva conformazione nativa a velocità enormemente variabili, nonostante strutture e proprietà apparentemente identiche. Le prove raccolte si orientano verso una diversità nella "rugosità" dello scenario energetico, per spiegare le diverse velocità di ripiegamento: i domini a lento ripiegamento (R16 e R17) presentano scenari ruvidi, mentre R15, che registra un ripiegamento veloce, ha uno scenario liscio. Le attuali conoscenze in materia di rugosità dello scenario energetico derivano essenzialmente dalla teoria e da modelli computerizzati. Alcuni ricercatori europei hanno cercato di studiare direttamente lo scenario energetico di tali tre domini spettrinici. Grazie al finanziamento del progetto Spectrinroughness, gli scienziati stanno impiegando metodi spettroscopici monomolecolari d'avanguardia (trasferimento di energia per risonanza monomolecolare Förster, ovvero smFRET, e spettroscopia di correlazione della fluorescenza, ovvero FCS) insieme a nuove analisi matematiche, per quantificare sperimentalmente la rugosità dello scenario energetico. Il progetto Spectrinroughness ha già prodotto la prima misurazione di uno stato nativo dispiegato di alcuni parametri correlati al ripiegamento. La prosecuzione della ricerca fornirà indubbiamente nuovi dati sperimentali e descrizioni di rugosità dello scenario energetico, oltre a strumenti correlati e ad applicazioni di tecniche biofisiche monomolecolari.
