Analisi dell'Espressione Proteica: Applicazioni e Significato

Lo studio delle proteine è una procedura importante in biologia, effettuata sia in laboratori diagnostici che di ricerca in ambito accademico e industriale. L'analisi diagnostica dell'espressione proteica è usata per rilevare la presenza di malattie o condizioni fisiologiche anomale. In ricerca è usata nella produzione di proteine bioingegnerizzate per ulteriori studi scientifici o nello sviluppo di farmaci.

Espressione Proteica

L'espressione delle proteine è molto semplicemente la produzione di una proteina da una sequenza aminoacidica definita, che a sua volta è determinata da una sequenza genica definita. Comprendere queste sequenze permette a un investigatore di modificare una proteina in vari modi – per esempio, ponendo un tag fluorescente sulla proteina così che possa essere rilevata, o rimuovendo porzioni della proteina che possono interferire con la sua produzione o processamento da parte di una cellula.

Metodi e Strumenti per l'Analisi dell'Espressione Proteica

L'espressione proteica è analizzata usando tecnologie e procedure altamente sofisticate e specializzate, come ELISA, immunoassaggi, spettrometria di massa e imaging. Nella maggior parte dei casi la proteina è rilevata indirettamente – per esempio, usando un anticorpo che si lega a essa e poi usando un sistema di rilevazione secondario per visualizzarla. Una tecnica base di rilevazione proteica è il Western blotting, durante il quale una proteina viene fatta correre attraverso un gel di agarosio e poi trasferita su una membrana. Viene poi "sondata" permettendo a un anticorpo di legarsi a essa, e l'anticorpo viene poi reagito con una soluzione chimica, come una colorazione all'argento, per produrre un'immagine della posizione della proteina sul blot. Questo dà un'indicazione della dimensione della proteina e se è presente come unità multiple o singole. Un altro metodo comunemente usato è il rilevamento fluorescente. Il legame di un anticorpo marcato con una particella fluorescente alla proteina permetterà di visualizzarla al microscopio.

Scopo dell'Analisi dell'Espressione Proteica

Studiare l'espressione di una proteina dà a un investigatore un'indicazione di dove viene prodotta (cioè, il suo pattern di espressione e localizzazione) o le sue quantità (cioè, i suoi livelli tessutali o cellulari). Questa informazione è usata in patologia diagnostica in, per esempio, il rilevamento di proteine urinarie per determinare se un paziente ha malattie renali come malattia tubulare renale o nefropatia diabetica. Nei laboratori genetici gli esperimenti di clonazione genica generano solitamente proteine ricombinanti (geneticamente alterate). L'analisi di queste molecole sintetiche è cruciale nel verificare sequenze geniche o controllare mutazioni che possono o non possono essere desiderabili. Per esempio, i vaccini sono proteine prodotte da unità di geni artificialmente modificate. Queste proteine devono essere analizzate attentamente per assicurare che i geni siano stati alterati nel modo corretto e desiderato, per evitare effetti collaterali indesiderati o tossici.

Analisi dell'Espressione Proteica con Western Blotting

L'analisi dell'espressione proteica usando il western blotting è una procedura di laboratorio molto routinariamente eseguita per permettere agli scienziati di valutare la clonazione genica e la produzione di proteine ricombinanti. Per esempio, in biologia molecolare e ingegneria genetica, geni da specie diverse (come topo e umano) vengono uniti insieme e posti in una cellula batterica, capace di esprimere la proteina. Per assicurare che la proteina corretta venga generata, la sua espressione deve essere analizzata con western blotting. Il western blotting è anche usato in patologia medica per diagnosticare la malattia della mucca pazza e l'HIV.

Analisi dell'Espressione Proteica con Citoimetria a Flusso

La citoimetria a flusso richiede che le cellule siano colorate con un anticorpo fluorescente, che si lega a una proteina espressa sulla superficie di, o all'interno di, una cellula. È usata nella ricerca farmaceutica per trovare molecole (citochine) uniche per un insieme specifico di cellule e coinvolte nella segnalazione e comunicazione cellulare. Questo è importante così che l'effetto dei farmaci sulla fisiologia e funzione cellulare normale possa essere monitorato durante lo sviluppo di farmaci e prove cliniche.