Studio della cinetica delle proteine tramite labeling metabolico con 2H2O

La comprensione della struttura del proteoma degli esseri viventi si basa sull’osservazione della dinamica delle proteine, per la quale si sono incontrati molti ostacoli in passato soprattutto a causa delle difficoltà nella raccolta e nell’analisi dei campioni. Queste sono state superate grazie all’impiego di 2H2O, o acqua pesante, come marcatore dei processi metabolici. L’acqua pesante è un composto sicuro per gli esseri viventi e ha caratteristiche chimico-fisiche che ne permettono l’utilizzo per diversi scopi. Tuttavia durante le prime fasi di questi studi, l’incompletezza dei dati raccolti dai ricercatori e l’inadeguatezza degli strumenti di analisi è stata di ostacolo alla diffusione di tale tipologia di marcatura metabolica. In questo tipo di studi, le tecniche di misura maggiormente impiegate si basano sulla spettrometria di massa: questa tecnica permette di identificare e distinguere i composti marcati dagli analoghi non marcati misurando il diverso valore di massa su carica che li caratterizza, in questo modo è possibile monitorare le variazioni nella concentrazione delle proteine marcate all’interno dei fluidi biologici in esame. L’avvento del World Wide Web negli anni Novanta del secolo scorso ha permesso ai ricercatori di condividere i risultati delle analisi, nonché sviluppare software per l’elaborazione dei dati adattabili alle esigenze di ciascun esperimento. Nonostante si siano raggiunte alte prestazioni computazionali, la bioinformatica è un settore in rapido sviluppo che mira a migliorare e ampliare l’offerta di strumenti di analisi coinvolgendo un sempre più vasto gruppo di ricercatori. Il perfezionamento della tecnica di marcatura metabolica con 2H2O e dei relativi strumenti di analisi ne permette il diffuso utilizzo in ambito medico-diagnostico soprattutto in caso di patologie difficilmente osservabili con le tradizionali tecniche come, per esempio, il morbo di Parkinson e la malattia di Alzheimer, per le quali non esistono ancora tecniche di diagnosi precoce affidabili. Grazie all’impiego del labeling metabolico negli studi sulle malattie neurodegenerative, è stato possibile mettere in relazione la comparsa di queste patologie e il comportamento anomalo delle proteine osservate nel fluido cerebrospinale. In questa tesi si analizzano i metodi di labeling metabolico utilizzati per caratterizzare la cinetica delle proteine ed il loro utilizzo in ambito medico-diagnostico.