Capire come interagiscono le proteine è essenziale per decodificare i processi cellulari e la comunicazione. In uno studio innovativo, i ricercatori del Friedrich Miescher Institute (FMI) hanno esplorato il modo in cui ogni possibile mutazione in una proteina influisce sulla sua capacità di legarsi ai suoi partner, facendo luce su come le mutazioni influenzano le funzioni cellulari e l’evoluzione delle proteine.
Le proteine: I cavalli di battaglia delle cellule
Le proteine sono molecole essenziali che svolgono una serie di compiti, dalla catalizzazione delle reazioni chimiche alla comunicazione tra le cellule. Per funzionare correttamente, le proteine devono legarsi a specifiche molecole partner. Errori in queste interazioni possono interrompere i processi cellulari e contribuire alle malattie.
La sequenza degli aminoacidi di una proteina determina la sua capacità di legarsi ad altre molecole. Cambiamenti in questa sequenza - mutazioni - possono alterare il modo in cui una proteina interagisce con i suoi partner, influenzando potenzialmente la sua funzione e la salute della cellula.
Uno sguardo completo alle mutazioni delle proteine
Per capire come le mutazioni influenzano le interazioni tra le proteine, i ricercatori del laboratorio di Guillaume Diss dell’FMI hanno studiato una proteina chiamata JUN, che svolge un ruolo fondamentale nel legame del DNA e nella segnalazione cellulare. Il team ha introdotto mutazioni in ogni amminoacido di JUN e ha verificato come questi cambiamenti influenzassero le sue interazioni con 54 diverse proteine partner.
Lo studio ha rivelato due effetti chiave delle mutazioni su JUN. In primo luogo, alcune mutazioni hanno influenzato l ’affinità di legame, che si riferisce alla forza con cui JUN si lega a tutte le sue proteine partner. Un’affinità di legame più elevata significa che la proteina si lega più efficacemente ai suoi partner, mentre un’affinità più bassa significa interazioni più deboli. In secondo luogo, altre mutazioni hanno influenzato la specificità, ovvero la capacità di JUN di legarsi selettivamente a determinati partner rispetto ad altri. Ciò determina la precisione con cui JUN può "scegliere" i suoi partner. Questi due fattori sono interconnessi: le mutazioni che aumentano la specificità per un partner spesso riducono l’affinità di legame per altri.
Implicazioni per l’evoluzione e la medicina
Questo studio è il primo a esaminare come tutte le possibili mutazioni di una proteina influenzino le interazioni con un’intera famiglia di partner, offrendo nuove conoscenze su come le proteine si adattano ed evolvono. Decodificando queste regole di interazione, la ricerca apre la strada alla previsione di come le mutazioni possano portare alle malattie.
Tali modelli predittivi potrebbero svolgere un ruolo fondamentale nella medicina personalizzata. Per esempio, capire come le variazioni genetiche influenzano le interazioni tra le proteine potrebbe aiutare a valutare i rischi individuali per patologie come il morbo di Alzheimer o il diabete di tipo 2, aprendo la strada a trattamenti mirati. Guillaume Diss ha sottolineato che questo lavoro aiuta a colmare il divario tra il complesso comportamento delle proteine e il loro ruolo nella salute e nella malattia.
Pubblicazione originale:
Alexandra M. Bendel, Andre J. Faure, Dominique Klein, Kenji Shimada, Romane Lyautey, Nicole Schiffelholz, Georg Kempf, Simone Cavadini, Ben Lehner, & Guillaume Diss L’architettura genetica dell’affinità e della specificità delle interazioni proteiche Nature Communications (2024) Pubblicazione anticipata online
