Il ruolo della sequenza amminoacidica nella separazione di fase di proteine

Argomento centrale del seguente elaborato è la fisica delle proteine. Verranno presentati alcuni modelli atti alla descrizione dei meccanismi e delle interazioni presenti tra le catene amminoacidiche. Dopo una breve introduzione alle proteine in generale, seguendo le orme di un articolo pubblicato nel 2017 sul Journal Molecular of Liquids [4], tratteremo un particolare tipo di proteina, la Ddx4^{N1}. Questa rientra nella più generale categoria delle proteine intrinsecamente disordinate (IDPs), cioè proteine che sono costituite principalmente da amminoacidi polari e carichi in cui non vi è una struttura tridimensionale ben definita e stabile. Vedremo come la teoria classica di Flory-Huggins non è sufficiente a descrivere il comportamento della nostra proteina; infatti, sebbene questo modello descriva molto bene il comportamento di proteine standard, sarà necessario ampliarlo per computare le interazioni coulombiane presenti tra i residui carichi. Tramite la teoria RPA studieremo la proteina Ddx4^{N1} originale e la sua proteina mutante, Ddx4_{CS} (charge scrambled), mettendo in evidenza come la separazione di fase in soluzione acquosa dipenda fortemente dalla disposizione degli amminoacidi all'interno della sequenza. La Ddx4, come altre IDPs, è in grado di effettuare una separazione di fase liquido-liquido in cui passa da uno stato solubile ad uno insolubile in acqua, processo attraverso il quale si formano delle goccioline che possono funzionare come componenti di organelli privi di membrana (tra cui nucleoli, corpi di Cajal e granuli di stress). Questi organelli svolgono ruoli importanti nella regolazione genica, nel processo di omeostasi e nel ciclo cellulare. Pertanto comprendere la biofisica della separazione di fase di IDPs ha rilevanza, oltre che prettamente biologica, anche di tipo medico. Obiettivo principale del lavoro di tesi sarà la riproduzione dei diagrammi di fase presenti nell' articolo di riferimento.