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Neutrons for Membrane Protein Structure, Interactions, and Assembly

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Nuova luce sulle proteine di membrana

Le proteine di membrana sono importanti biomolecole la cui struttura e la cui funzione sono ancora in gran parte misteriose. I ricercatori finanziati dall'UE hanno utilizzato tecniche come la risonanza magnetica nucleare (RMN) a stato solido e la diffusione di neutroni a piccolo angolo (SANS, Small-angle neutron scattering) per studiarle in modo più approfondito.

Salute

Il vantaggio dell'uso dell'NMR a stato solido è la semplicità di preparazione dei campioni e il fatto che gli studi possono essere condotti in ambienti di fosfolipidi biologicamente rilevanti. Insieme ai metodi basati sui neuroni, è stato possibile raccogliere informazioni strutturali pertinenti sugli aggregati proteine/lipidi. Gli scienziati del progetto NEMPSIA ("Neutrons for membrane protein structure, interactions, and assembly") hanno lavorato per chiarire le strutture di complessi peptidici antimicrobici, complessi lipidi II-peptidi e proteine di membrana su batteriofagi filamentosi. Queste biomolecole sono state selezionate per il loro possibile ruolo nello sviluppo di soluzioni antibatteriche. I complessi peptidici antimicrobici potrebbero essere utilizzati per sviluppare nuovi antibiotici e altri agenti battericidi, senza il rischio di creare "supermicrobi" farmacoresistenti come lo Staphylococcus aureus, resistente alla meticillina. Un esempio a questo proposito è il lipopeptide daptomicina, disponibile in commercio. Gli scienziati sono riusciti a caratterizzare la sua struttura aggregata e la sua dinamica utilizzando SANS ed esperimenti sul microequilibrio dei cristalli di quarzo e sulla riflettività neutronica. Il lavoro ha portato alla preparazione di due documenti, attualmente in fase di stesura. Un altro modo efficace per combattere le infezioni consiste nell'ostacolare la sintesi della parete cellulare batterica. I lipidi II sono componenti fondamentali della parete cellulare batterica ma i dati disponibili sulla loro struttura sono limitati. Gli scienziati hanno studiato un protocollo e ottenuto un lipide II deuterato per gli studi sulla riflettività neutronica i cui dati preliminari sono già disponibili. Le funzioni cellulari richiedono la formazione di complessi macromolecolari multi-componente, il cui processo di aggregazione è scarsamente conosciuto. Il team ha quindi cercato di chiarire la formazione della proteina p8 del rivestimento principale dei batteriofagi filamentosi chiamati B5 fagi, associati ai batteri gram-positivi, riuscendo a ottenere quantità adeguate di fagi filamentosi B5, utilizzandoli per l'imaging con microscopio elettronico. Il progetto ha permesso di ottenere maggiori informazioni sulla struttura, l'interazione e la formazione di alcune proteine di membrana. Ha inoltre sviluppato strumenti che saranno utili per la ricerca futura e per lo studio di farmaci antibatterici che non portino nel corso del tempo allo sviluppo di ceppi resistenti. Di conseguenza, anche gli oneri assistenziali che derivano da queste affezioni risulteranno notevolmente ridimensionati.

Parole chiave

Proteine di membrana, biomolecole, risonanza magnetica nucleare, diffusione di neutroni a piccolo angolo, struttura delle proteine di membrana, complessi peptidici antimicrobici, lipidi II, batteriofagi, agenti battericidi, farmacoresistente, daptomicina,

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