Quando in What is life? Schrodinger teorizzava il DNA, pensava ad un semi-cristallo, una sostanza tale da mutare struttura con tale lentezza da poter essere al contempo veicolo di informazioni affidabili ed utili agli organismi viventi, ma anche matrice flessibile su cui la natura potesse sperimentare mutazioni d'ogni genere.

Le proteine sono l'espressione materiale di quelle delicate informazioni, sono fibre straordinariamente resistenti, sono globuli in grado di catalizzare reazioni, sono elementi strutturali dell'infrastruttura cellulare, interruttori chimici, cancelli per la conduzione elettrica e molto altro. Potremmo dire che sono semi-cristalli anche le proteine, forse, ma prima di tutto le proteine sono peptidi, cioè catene di amminoacidi, quindi polimeri tenuti assieme da legami ammidici. Questa consapevolezza fu raggiunta solo nel 1902, anno in cui Hofmeister e Fischer presentarono (nello stesso giorno, alla stessa conferenza ma indipendentemente) dei dati a supporto di questa ipotesi. Nient'altro che polimeri degli stessi amminoacidi costituiscono quella che in biochimica è chiamata struttura primaria.

Come si giustifica allora una tale diversificazione delle funzioni proteiche? Come si spiega che molecole costituite dalle stesse unità di base, cioè dagli stessi monomeri, siano in grado di assolvere a tutti i compiti che sopra si enumeravano e a molti altri? La struttura primaria non è abbastanza: per dare una risposta a queste domande bisogna riflettere sulle strutture secondaria, terziaria, spesso e volentieri persino quaternaria. Bisogna sapere immaginare come questi polimeri si ripieghino (folding) su se stessi a costituire le proteine così come le conosciamo in natura.

Per comprendere il folding proteico e come questo si ripercuota sui rapporti con le altre sostanze gli scienziati hanno indagato le strutture secondaria, terziaria e quaternaria delle proteine sfruttando varie metodologie analitiche: dicroismo circolare, cristallografia a raggi X, NMR 2D, microscopia crioelettronica. È stato messo in piedi un enorme database contenente coordinate strutturali di tantissime proteine diverse in cui i dati si accumulano anno dopo anno, quasi come se i risultati delle ricerche fossero fiocchi di neve su un prato incontaminato.

alphafold-growth

Oggi possiamo aggiungere un altro tassello a questa storia: AlphaFold è un software che sfrutta il deep learning per prevedere la struttura terziaria di una proteina partendo dalla sola struttura primaria. Molti dicono che cambierà tutto, che è un momento rivoluzionario: per certi versi è vero, ma bisogna sempre temperare queste predizioni. In fondo lo si diceva anche per l'avvento della cryo-em ed ancora oggi il 90% delle strutture le otteniamo ai raggi X. Ciò che è certo è che si tratta di un altro strumento che va ad aggiungersi alla cintura degli strutturisti e che potrà aiutare ad ottenere più velocemente delle strutture di cui si ottengono dati parziali o difficili da interpretare. Come è possibile leggere nel grafico, l'algoritmo è diventato sempre più efficace nelle sue previsioni: non c'è motivo di credere che non possa migliorare ancora.

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