Le proteine costituiscono una notevole parte della sostanza secca della cellula. Il loro ruolo all’interno di un organismo vivente, animale o vegetale, assume un significato di estrema importanza per garantire processi fisiologici e metabolici essenziali alla sopravvivenza dello stesso. A differenza della maggior parte delle macromolecole, composte esclusivamente da atomi di carbonio, ossigeno e idrogeno, le proteine sono costituite da un gruppo carbossilico (-COOH) e da uno amminico (-NH2) e ciascun polipeptide differisce nella sequenza e nel numero di amminoacidi favorendone l’unicità della stessa sia a livello conformazionale sia funzionale.
Le proteine e le alterazioni geniche
Con il termine proteina, si indica una macromolecola biologica, chiamata anche polipeptide, costituita da una lunga catena di amminoacidi a loro volta legati l’uno all’altro tramite legami peptidici covalenti. In natura esistono 20 tipi di amminoacidi di cui 8 essenziali, utili a garantire la sopravvivenza dell’organismo umano nelle diverse fasi di crescita. Ogni proteina è formata da specifici amminoacidi utili a comporre gradualmente la struttura e l’ossatura polipeptidica della stessa e stabiliscono, conseguentemente, la sua conformazione tridimensionale. La struttura può essere primaria, secondaria o terziaria insieme ad un dominio proteico che si definisce come una sottostruttura prodotta da qualsiasi parte di una catena polipeptidica in grado di ripiegarsi autonomamente in una struttura compatta e stabile. La struttura tridimensionale delle proteine si appoggia a due tipi di schemi conformazionali: l’α elica (fig.1), identificabile come una forma cilindrica data dall’auto-avvolgimento della catena polipeptidica; il foglietto β (fig.1), riconoscibile dall’andamento direzionale parallelo o antiparallelo con ripiegamento su sé stesso delle catene polipeptidiche adiacenti.
Le proteine assumono numerose funzioni essenziali e vitali all’interno della cellula eucariote e, complessivamente, in un organismo vivente. Inoltre, per favorire e velocizzare i processi metabolici e fisiologici, si esprimono sotto forma di enzimi, agendo come biocatalizzatori ed aumentando conseguentemente la velocità delle reazioni di catalisi dei processi chimici in atto. Un esempio è la digestione, in cui gli enzimi, come lipasi e amilasi, sono essenziali per la degradazione e scissione di macromolecole per permetterne l’assorbimento intestinale, oppure l’enzima ptialina situato direttamente nella saliva. Le proteine hanno inoltre una funzione regolatrice dell’espressione di alcuni geni e della divisione cellulare, come la proteina tumorale 53; una funzione di trasporto di elementi vitali per l’organismo, come il legame tra emoglobina e ossigeno; e hanno la peculiarità di costituire non solo diversi composti quali ormoni o proteine plasmatiche ma anche differenti tessuti di un organismo, come collagene ed elastina, conferendone conseguentemente elasticità e resistenza. Ultimo ma non meno importante è la funzione di difesa dell’organismo tramite stimolazione dell’espressione genica di mediatori polipeptidici o glicoproteine come anticorpi e citochine, in grado di proteggere l’organismo da infezioni causate da microrganismi patogeni o da alterazioni cellulari, date da diversi meccanismi che agiscono simultaneamente e che nella maggior parte dei casi coinvolgono l’alterazione dell’espressione genica e portano la cellula ad essere definita tumorale. Quando si parla di alterazione genica coinvolta nei processi neoplastici prevalentemente maligni, ci si riferisce ad una serie di alterazioni a carico del DNA che comportano un’anomala e disorganizzata proliferazione cellulare con conseguente sviluppo tumorale. Per ovviare alla situazione, tenendo presente che la causa di neoplasia non è attribuibile solo ad errati processi endogeni ma anche all’esposizione dell’organismo ad elementi esogeni, ad esempio sostanze tossiche e nocive, si può dedurre che la corretta funzionalità di una proteina è di basilare importanza per la sopravvivenza e per favorire il giusto equilibrio chimico e fisico di un organismo vivente.
La proteina tumorale P53
Il ruolo chiave nella soppressione dei tumori
La proteina tumorale p53 (gene TP53), nome stabilito dalla sua massa molecolare: 53 kilodalton, svolge due funzioni essenziali nell’organismo: agisce da oncosoppressore e regola il ciclo cellulare. La proteina risulta quindi avere meccanismi d’azione e funzioni alquanto essenziali per la vita cellulare, determinando e regolando la differenziazione e l’espressione di geni che attivano processi apoptotici (morte cellulare programmata). In caso di necessità, inoltre, la proteina P53 è in grado di riparare eventuali danni del DNA con relativa sintesi e stabilizzazione della sequenza nucleotidica normale e della stereochimica dello stesso. La caratteristica principale su cui si pone maggiore rilievo in campo sperimentale è la capacità di contrastare fisiologicamente l’espansione clonale cellulare, inibendo inevitabilmente una possibile crescita e successiva metastasi da parte delle cellule soggette ad un’incontrollata proliferazione. Qualsiasi stress indotto all’interno di una cellula, quale per esempio la perdita dei normali segnali di crescita e sopravvivenza o il deterioramento dei telomeri, possono portare all’attivazione della proteina P53, in quanto uno stato di tensione e sofferenza cellulare può essere indotto dalla presenza di una neoplasia in via di sviluppo nelle differenti fasi della carcinogenesi. Queste ultime sono frequentemente causate da una mutazione del DNA che induce un disequilibrio dell’omeostasi e del processo di apoptosi cellulare. La proteina ha quindi la facoltà di arrestare la crescita e la proliferazione di cellule geneticamente alterate o sofferenti.
L’effetto antitumorale delle mutazioni puntiformi sulla proteina P53
È da tempo stabilito in campo di ricerca medica e oncologica che le mutazioni a livello genetico di cellule non alterate possono causare lo sviluppo di neoplasie benigne e maligne; quest’ultime possono degenerare in possibili metastasi, alterando il delicato equilibrio tra la proliferazione e la morte cellulare programmata e portando all’insorgere di un numero elevato di cloni cellulari. Per mutazione genetica ci si riferisce ad un’alterazione stabile o reversibile di una sequenza nucleotidica del genoma, ereditabile o acquisibile tramite cause esogene con cui l’organismo viene a contatto. La maggior parte delle mutazioni che attivano processi neoplastici fanno parte della classe delle mutazioni puntiformi, ossia mutazioni suddivisibili in varie sottocategorie quali silenti, missenso, nonsenso, frame o splicing, e rilevabili nell’alterazione di una singola coppia di basi del DNA in cui si ha sostituzione, delezione o inserzione del frammento di interesse.
Le mutazioni possono coinvolgere anche la proteina P53, in questo caso sono a carico di 6 tipi di residui amminoacidici (Arg 248; Arg 273; Gly 245; Arg 249; Arg 282), i quali si trovano direttamente a contatto con il DNA, o a carico di residui essenziali per la conformazione della struttura della proteina stessa, andando così a debilitare la sua preziosa funzionalità. È scientificamente provato, infatti, che le proteine P53 mutate hanno una specifica e singola conformazione che le rende uniche e facilmente riconoscibili dagli anticorpi monoclonali rispetto alle wild-type, ovvero le proteine normali e non mutate. Per l’identificazione di una possibile mutazione di P53 o del gene TP53 ci si riferisce a due metodi principali: il sequenziamento del DNA e, più efficiente, l’uso di test immunologici. Tramite questi ultimi test si ha un risultato altamente attendibile, dedotto dal fatto che una proteina P53 normale situata nel nucleo cellulare, ha un’emivita molto breve e pone difficoltà nel suo rilevamento essendo presente in piccole quantità. Al contrario una proteina P53 mutata ha un’emivita ed un’espressione maggiore, facilmente rilevabile con le tecniche di immunoistochimica.
A livello fisiologico, la mutazione della proteina P53 causa la rottura a cascata di innumerevoli equilibri che normalmente stabilizzano e regolano la vita della cellula stessa e un’inattivazione della funzione antitumorale. Si incorre quindi, inevitabilmente, in un’incontrollata proliferazione cellulare, in quanto viene bloccato il processo di apoptosi, con conseguente rapido sviluppo di neoplasia maligna e possibile metastasi.
Dott.ssa Elisa Mapelli Mozzi
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