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L’informatica e la matematica hanno un ruolo importante nella proteomica a causa della grande mole di dati da analizzare.

La proteomica si occupa dello studio delle proteine, il prodotto della trascrizione dei geni.

Le proteine non sono semplici “stampi” del DNA spediti nella cellula a svolgere tutti i compiti necessari al suo funzionamento, ma vengono rielaborate durante la loro esistenza. Tracciare una mappa di tutte le proteine esistenti e della loro funzione è quindi davvero complesso, ma è un approccio essenziale per la cura del cancro poiché sono loro, di fatto, che mettono in pratica le istruzioni contenute nei geni. Se i geni nell’uomo sono circa 30.000, contare le proteine è difficilissimo. Ogni gene produce diversi RNA messaggeri, ovvero stampi intermedi che trasportano l’informazione contenuta nel DNA fino al punto della cellula in cui si sintetizzano le proteine. Ogni RNA messaggero viene modificato, dopo la sua creazione, con un processo di “taglia e cuci” chiamato splicing.

Oltre ai geni, cioè le regioni codificanti del DNA in cui è scritta l’informazione da cui verrà prodotta la proteina, esistono anche regioni non codificanti. Fino a poco tempo fa queste porzioni di DNA venivano considerate spazzatura, ma recentemente si è scoperta la loro importanza nel regolare la funzione dei geni codificanti. Questi frammenti di DNA sono a loro volta trascritti in RNA e prendono il nome di RNA non codificanti. Tra questi troviamo anche frammenti molto piccoli con il nome di microRNA . In anni recenti si è scoperto che alcuni microRNA fungono da marcatori del funzionamento cellulare e posso essere usati come farmaci per impedire l’espressione di un gene target. Conoscere la lista di tutti gli RNA non codificanti sarebbe davvero utile, ma l’insieme di tutti gli RNA presenti nella cellula (trascrittoma) conta circa 250.000 specie di diverse, cioè un numero dieci volte superiore a quello dei geni.

Le proteine sono forse addirittura di più, perché ognuna di esse subisce dei cambiamenti, le cosiddette “modificazioni post-traduzionali”, per cui il proteoma contiene, con ogni probabilità, centinaia di migliaia o addirittura milioni di proteine diverse.

Conoscerne la funzione nelle cellule cancerose potrebbe portare alla messa a punto di nuove terapie mirate molto efficaci, ma la mole di dati da raccogliere è un ostacolo importante.

Anche in questo campo, però, si stanno affacciando nuove tecnologie per il sequenziamento, simili a quelle usate nella decodifica dei geni, oltre a importantissimi strumenti informatici. Il laboratorio di proteomica sarà quindi sempre più interdisciplinare e vedrà la presenza anche di informatici e matematici, oltre che di biologi. Ma i primi a non mancare dovranno essere i chimici, che delle proteine devono studiare la struttura tridimensionale, un presupposto necessario a identificare farmaci. A oggi le proteine di cui è nota la struttura tridimensionale sotto forma di cristallo sono poco più di 6.000.

Una tecnica promettente è quella della chemical proteomics che identifica, all’interno di grandi archivi di composti, quelli capaci di legarsi ad alcune proteine che possono diventare così il bersaglio dei farmaci. Studiando il loro legame si può anche scoprire la funzione ignota della proteina nella cellula, interferire con il suo funzionamento e prevedere eventuali effetti collaterali del farmaco.

Nei prossimi anni la chemical proteomics diventerà sempre più importante per il drug design, cioè la progettazione a tavolino di farmaci contro specifici bersagli. Anche la secretomica sta acquisendo un’importanza sempre maggiore. Si tratta dello studio delle proteine secrete dalle cellule nei liquidi biologici. Le cellule tumorali secernono proteine diverse da quelle sane: gli scienziati stanno cercando quelle prodotte nelle fasi precocissime della malattia, che potrebbero essere utili per la diagnosi precoce con un semplice prelievo. Già oggi si misurano alcune proteine nel sangue come marcatori tumorali (Ca-125 nel cancro dell’ovaio, CEA nel cancro del colon-retto), ma si tratta di molecole non specifiche, utili più che altro a monitorare l’efficacia delle cure nelle persone già malate più che a fare diagnosi precoce.

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