Le proteine, piccole instancabili operaie

Negli articoli precedenti abbiamo parlato di come il DNA contenga tutta l’informazione necessaria a una cellula e che una mutazione genetica possa alterare (nel bene o nel male) questa informazione dando vita a RNA e proteine “diverse”.

In questa nuova “puntata” parliamo di alcune tra le protagoniste del ciclo vitale, che abbiamo già nominato: le proteine, operaie molecolari incredibilmente complesse e specifiche che eseguono tutti (o quasi) i lavori necessari (e non) all’interno di una cellula (e di un organismo).

Le proteine possono prendere e digerire il cibo che mangiamo, possono dare struttura e forma a quello che siamo, sono il mezzo attraverso cui le cellule possono comunicare tra loro, sono le “gambe e braccia” con cui le cellule si muovono e corrono, sono le armi con cui ci proteggiamo e tanto altro ancora. Mai sentito parlare di anticorpi? Ormoni? Tossine? Sono tutti (o quasi) proteine! Contrazione dei muscoli? Sviluppo di un embrione? Neuroni che trasmettono segnali? Dietro tutto ciò ci sono le proteine. Vi ricordate di quando abbiamo parlato di quanto complesso ed elegante sia il macchinario in grado di replicare il DNA? O di trascrivere l’RNA? Anche qui, tutte proteine.

La struttura delle proteine

Ritorniamo all’illustrazione di due articoli fa: questa immagine contiene già molte informazioni interessanti, entriamo più nel dettaglio.

Come il DNA e l’RNA sono formati dalle basi, anche le proteine sono formate da una sequenza di blocchetti elementari: gli amminoacidi. Come vediamo nell’illustrazione, le proteine sono “create” nel processo di traduzione. Da chi? Ebbene sì, da altre proteine. La proteina in traduzione viene “costruita”, attaccando assieme un amminoacido alla volta (i pallini colorati), proprio come se formassimo una catena di perle attaccando una perla alla volta. Una volta che tutti i pallini sono stati attaccati, la nuova proteina si stacca pronta a lavorare.

Quindi una proteina è solo una collana di amminoacidi? Effettivamente sì. Ma come fanno delle semplici catene di “perle” a fare tutti i lavori di cui abbiamo parlato prima? C’è un trucco: le catene di amminoacidi non restano lineari come dei fili tesi ai due estremi, ma si annodano e si piegano formando strutture tridimensionali molto complicate e specifiche. Alcune formano fibre lunghe ma resistenti dando struttura alla cellula, alcune formano piccoli globuli che viaggeranno di cellula in cellula per la comunicazione, mentre altre formeranno canali o tubi con una cavità al centro per trasportare nutrienti dall’esterno all’interno della cellula. Altre proteine particolari, chiamate enzimi, sono macchine con una struttura così particolare che riescono ad interagire con altre molecole al livello dei singoli atomi! Questo permette a specifiche reazioni di avvenire in tempi brevissimi. E sono proprio queste reazioni chimiche che mantengono la vita “in vita”.

Mentre esistono solo 4 tipi di basi, esistono una ventina di amminoacidi diversi, ed è proprio questo il trucco della varietà esistente di proteine e della loro infinita fantasia dei loro ruoli: una enorme quantità di possibili combinazioni diverse nella loro sequenza lineare, nella loro lunghezza, ed in tutte le possibili forme che possono assumere!

Quindi: la specifica sequenza di amminoacidi e la specifica forma tridimensionale che le proteine assumono per fare il loro lavoro e determinata dall’informazione salvata nel DNA, in quello che viene chiamato il dogma centrale della biologia, illustrato qui sotto.

Le basi di DNA vengono trascritte in RNA, e tre basi formano un codone, un codice specifico che determina il prossimo amminoacido nella catena proteica. Base per base, codone per codone, le proteine di ogni gene vengono tradotte e immesse nella cellula. In seguito, si piegheranno a formare la loro forma prediletta e cominceranno a fare i loro doveri.

Ecco dove le mutazioni genetiche entrano in gioco: se la sequenza di DNA viene danneggiata e le basi sono ora diverse, i codoni ne usciranno sballati, dando vita a una sequenza di amminoacidi diversa. In questa maniera di potranno creare proteine nuove, con funzioni nuove! Ma allo stesso tempo, visto che la forma tridimensionale di una proteina dipende profondamente da una sequenza molto specifica, è molto probabile che una nuova proteina non si potrà piegare come vorrebbe e quindi non potrà fare il suo lavoro di proteina.

E quindi se il gene che codifica per la proteina è permanentemente danneggiato, tutte le proteine fabbricate a partire da esso saranno non funzionali, dando origine a possibili squilibri cellulari e persino malattie genetiche.

Nel prossimo articolo vedremo come DNA, RNA e proteine (e molto altro) sono organizzate nella più grande struttura della cellula, dove una trionfale collaborazione di tutte queste strutture formano organi e membrane nell’unità chiave per quella che noi chiamiamo vita.

Marco Dalla Vecchia

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