Un mondo di proteine: come studiarle mediante la proteomica

Siamo circondati dalle proteine, che possono essere sia di origine animale che di origine vegetale. Ma anche noi stessi siamo fatti, tra le altre cose, di proteine. Esse sono infatti una componente fondamentale del nostro corpo, in quanto rivestono un ruolo cruciale nella sintesi, nella crescita e nella manutenzione delle cellule e dei tessuti del nostro organismo. L’insieme delle proteine di un organismo o di un sistema biologico, ossia l'insieme delle proteine prodotte dal genoma, viene definito proteoma.

Lo studio del proteoma (studio della struttura e dell’attività proteica) è fondamentale per comprendere la fisiologia e i processi biologici degli esseri viventi. Infatti, la sola conoscenza del genoma, anche quando completamente sequenziato, non permette di comprendere tutte le funzioni biologiche che caratterizzano un organismo.

La proteomica (ovvero la scienza che studia il proteoma) è, pertanto, complementare alla genomica, ed essenziale per la comprensione dei meccanismi biologici di un organismo (sia animale che vegetale), in quanto mira ad identificare le proteine in esso presenti, determinarne la quantità, la struttura e le funzioni biochimiche nonché a descrivere come queste proprietà possano variare ad esempio in relazione ad un determinato stato fisiologico.

La proteomica nel corso degli anni ha esteso i suoi campi di applicazione in aree molto differenti tra loro, che vanno dalla medicina legale all’analisi alimentare, dalla ricerca biomedica alle applicazioni cliniche e alla farmacologia. In ambito medico, ad esempio, i dati proteomici sono estremamente utili per classificare cellule e tessuti in stati patologici e per comprendere i meccanismi biologici alla base di una malattia. Nel settore agroalimentare, gli studi proteomici rappresentano uno strumento essenziale, ad esempio, per lo studio di allergie ed intolleranze legate agli alimenti. Inoltre, diversi studi, condotti sia per il regno animale che per quello vegetale, evidenziano che i territori, in virtù delle proprie diversità, possono contribuire alla diversificazione nutrizionale ed extra-nutrizionale degli alimenti. In relazione a ciò, la proteomica svolge dunque un ruolo fondamentale per caratterizzare le specificità alimentari di un determinato territorio, le quali possono essere utilizzate nelle analisi di tracciabilità, o per identificare eventuali adulterazioni di prodotti DOP.

Sulla base di tale breve premessa, il progetto ha lo scopo di introdurre gli studenti al mondo delle proteine e alla loro caratterizzazione in miscele complesse mediante gli approcci proteomici.

Il percorso è diviso in due parti. Nella prima parte verranno illustrati in aula i principi di base per lo studio delle proteine in miscela, le strategie di analisi proteomiche e le tecniche analitiche più utilizzate (ad esempio la cromatografia liquida, l’elettroforesi e la spettrometria di massa), nonché esempi di applicazioni in casi reali.

Nella seconda parte verrà introdotto un caso studio (reale oppure un facsimile appositamente creato) da investigare mediante un’attività laboratoriale. I partecipanti caratterizzeranno una miscela proteica complessa mediante approcci proteomici e successivamente saranno guidati all’elaborazione dei dati sperimentali ottenuti mediante l’utilizzo di appositi software.

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