Nuova strumentazione di ricerca consente di osservare l'intera gamma di proteine nella cella

Lavorano con le nuove dimensioni (da sinistra a destra): Prof. Associato Dr. Timo Mühlhaus, Dr. Markus Räschel, Prof. Dr. Michael Schroda, Dr. Frederik Sommer e Prof. Dr. Zuzana Storchová. (Foto: Koziel/TUK)

Le proteine svolgono molte funzioni nelle nostre cellule: sono coinvolte nei processi metabolici, regolano il trasporto dei nutrienti o fungono da messaggeri. Con l'aiuto di spettrometri di massa, oggi è possibile determinare l'intera proteoma di una cellula, ovvero l'insieme di tutte le proteine. Questa tecnologia viene anche utilizzata all'Università Tecnica di Kaiserslautern (TUK). Per un nuovo spettrometro di massa particolarmente sensibile e ad alta risoluzione, il governo federale e lo stato della Renania-Palatinato hanno stanziato circa 800.000 euro. La strumentazione aiuta a comprendere meglio il ruolo di determinate proteine in varie malattie come il cancro, al fine di sviluppare nuove terapie.

In una cellula ci sono una moltitudine di diversi molecole, come ad esempio le proteine. Si stima che in una cellula umana siano attivi circa 6.000-7.000 proteine differenti. Grazie alle tecniche più recenti, è possibile quantificarle con precisione. Alla TUK, la professoressa Dr.ssa Zuzana Storchová si occupa di questa tematica. Da tempo conduce ricerche in questo campo. Tra le altre cose, nel 2012 ha condotto, insieme all'esperto di proteine di Monaco, il Professor Matthias Mann, e ad altri colleghi, la prima indagine sugli effetti che comporta per le cellule l'aumento di singoli cromosomi. Nelle cellule umane sane, esiste un doppio set di cromosomi con 23 coppie. Nelle cellule tumorali, invece, si trovano spesso set diversi. Il team ha cercato di capire come un eccesso di materiale genetico influisca sulla quantità di proteine.

“Tali studi ci aiutano a capire quale proteina presenta una funzione alterata in determinate malattie. Per questo è importante confrontare i proteomi di cellule sane e malate”, afferma Storchová, che conduce ricerche nel campo della genetica molecolare.

Con la nuova generazione di spettrometri di massa, ciò è possibile. “Possiamo analizzare quasi tutte le proteine di una cellula contemporaneamente”, prosegue. In questa tecnica, le molecole di proteine vengono identificate e quantificate in base alla loro massa. In sostanza, vengono pesate. Come un'impronta digitale, ogni molecola ha un valore caratteristico.

Il team di Storchová e dei suoi colleghi ricercatori, tra cui il Dr. Markus Räschle, si occupa tra l'altro di come il proteoma nelle cellule tumorali differisca da quello delle cellule sane. “Vogliamo capire perché alcune proteine sono più frequenti o meno presenti”, dice la professoressa. Con il nuovo strumento, possono individuare più facilmente queste proteine chiave. Comprendere queste basi è importante per sviluppare in futuro terapie nuove o migliori.

Il nuovo strumento di ricerca si trova nel campus di Kaiserslautern, nel Center for Mass Spectrometry-Analytics. È gestito dal Professor Dr. Michael Schroda, del dipartimento di Biotecnologia e Biologia dei sistemi, insieme alla Prof.ssa Storchová. Durante l'esecuzione di esperimenti altamente complessi, sono supportati dal Dr. Frederik Sommer e dal Dr. Markus Räschle. Per l'analisi bioinformatica dei dati raccolti, si occupa il gruppo del bioinformatico Juniorprofessor Dr. Timo Mühlhaus. Il laboratorio è aperto anche a gruppi di lavoro di altri dipartimenti, come la chimica. Con lo spettrometro di massa, è possibile studiare non solo le proteine, ma anche altri molecole, come ad esempio i lipidi.