Il ruolo dell'architettura delle proteine fluorescenti nel promuovere la formazione del cromoforo: un approccio di dinamica molecolare

A 30 anni dalla sua scoperta, avvenuta nel 1962, la "Green Fluorescent Protein" (GFP) era solo un tassello del complesso di bioluminescenza di unacomune medusa. Nel 1994, però, con la clonazione del gene da parte di Chalfie, e la scoperta che la proteina mantiene la fluorescenza anche quando espressa in altri organismi, la GFP venne alla ribalta, catturando l'attenzione del mondo scientifico. Oggi, la gran parte dei ricercatori di bioscienze usa le proteine fluorescenti come uno strumento per studiare la localizzazione e la dinamica di altre proteine. Grazie alla presenza di un cromoforo all'interno della struttura, la GFP è in grado di assorbire luce blu ed emettere luce verde per fluorescenza. Inoltre, ed è questa la caratteristica che rende la GFP così unica, la formazione del cromoforo avviene tramite una modificazione post traduzionale, a partire da tre amminoacidi della sequenza (Ser65-Tyr66-Gly67), che non necessita di enzimi o cofattori esterni particolari, ma è completamente autocatalizzata. Sebbene per molti anni la GFP fosse rimasta unica nel suo genere, una serie di proteine fluorescenti, diversamente colorate ma omologhe ad essa furono scoperte in alcuni coralli, e clonate nel 1999. Queste proteine hanno uno spettro spostato verso il rosso, dovuto al fatto che il cromoforo, partendo dall'intermedio verde, va incontro ad ulteriori trasformazioni. La scoperta suscitò notevole interesse, in quanto la disponibilità di colori diversi accresce le possibili applicazioni in biologia. La conoscenza dettagliata del meccanismo di biosintesi del cromoforo è di fondamentale interesse scientifico, in quanto aiuterebbe a disegnare varianti della GFP con le proprietà desiderate. Inoltre, comprendere il ruolo catalitico dell'architettura della proteina, potrebbe facilitare l "esportazione" del cromoforo in strutture diverse, ossia la formazione del cromoforo all'interno di nuove architetture proteiche, preferibilmente con dimensioni ridotte. Il presente lavoro di tesi mira a fornire un quadro delle conoscenze attuali sulla formazione del cromoforo della GFP, il membro più studiato della famiglia di proteine fluorescenti. Tale quadro verrà allo stesso tempo arricchito con risultati originali, ricavati per mezzo di simulazioni di dinamica molecolare e ottimizzazioni geometriche