Molecular Evolution on Proteomes. Comparing human and mouse orthologous proteins.

L’evoluzione biologica e le leggi che la governano sono uno dei temi centrali della ricerca scientifica. La scoperta della doppia elica ha portato alla fine degli anni ‘60 a teorizzare l’evoluzione molecolare e a studiare le variazioni a livello delle singole basi di DNA. A partire dal 2000, con il completamento del genoma umano e quindi nel 2003 di quello del topo, sono stati compiuti numerosi studi comparativi tra i due genomi. Questi confronti di sequenze su larga scala, sono possibili grazie alla bioinformatica, scienza nell’ambito della quale sono stati sviluppati innumerevoli strumenti che permettono, tra l’altro, l’identificazione delle sequenze ortologhe tra due organismi (sequenze derivanti da un progenitore comune) per screening di database, e l’analisi in dettaglio della loro sequenza e dei motivi conservati durante l’evoluzione. Fino ad oggi gran parte degli sforzi sono stati impiegati nell’identificazione dei geni, e quindi nel confronto di geni di diversi organismi nell’intento di dimostrare un’evoluzione differenziale del materiale genetico. Da qualche anno pero’, l’interesse é volto al prodotto del gene, e in particolare alla proteina, attraverso cui il gene esplica la sua funzione e sul quale ci aspettiamo quindi che agiscano le forze evolutive. Dalla genomica alla proteomica: é importante confrontare l’apparato proteico degli organismi per osservarne differenze e similitudini. Si riscontra un’evoluzione differenziale delle proteine? Se questa evoluzione differenziale esiste, qual é la sua relazione con la funzione della proteina? Qual é il rapporto tra evoluzione genica e proteica ? Queste sono solo alcune delle domande a cui la comunità scientifica cerca di dare una risposta. Lo Swiss Institute of Bioinformatics (SIB) di Ginevra, gestisce il database di proteine piu’ accurato e aggiornato oggi disponibile: Swiss-Prot; esso fa parte, insieme all’EBI di Cambridge e al PIR di Washington, dello Universal Protein Knowledgebase Consortium: UniProt. E’ proprio presso il SIB e sui dati forniti da Swiss-Prot, che si svolge questo lavoro di tesi, con l’obiettivo di fare un primo confronto tra i proteomi dell’uomo e del topo (anche se non ancora completi), andando a confrontare le proteine ortologhe tra i due organismi. A questo scopo, nell’ambito del lavoro di tesi sono stati sviluppati, con strumenti bioinformatici, un protocollo di valutazione delle differenze a livello molecolare tra le sequenze proteiche, e uno di messa a giorno dei dati proteici grazie ad algoritmi di ricerca su database. Col presente lavoro di tesi, si vuole dare una visione d’insieme delle differenze tra i proteomi dell’uomo e del topo, e quindi verificare l’esistenza di una evoluzione molecolare anche a livello proteico. Infine, si fanno ipotesi di evoluzione differenziale delle diverse classi proteiche in relazione ai processi biologici in cui sono implicate, e si vede come queste si relazionino con le ipotesi già fatte a livello genico