Guardando centinaia di milioni di anni nel passato di una proteina con AlphaFold per conoscere gli inizi della vita stessa
Pedro Beltrao è un genetista dell’ETH di Zurigo in Svizzera. Condivide la sua storia su AlphaFold.
Come scienziato, mi interessano le nostre differenze.
Più specificamente, sono interessato a come si verificano queste differenze. Mentre ci sono molte persone che lavorano su come i cambiamenti nel DNA determinano cambiamenti nei nostri tratti – dall’essere predisposti a determinate malattie, per esempio, o semplicemente sul perché alcune persone sono più alte di altre – la nostra ricerca sta esaminando il motivo per cui ciò accade.
In definitiva, ciò che vorremmo avere è un modello che ci dica esattamente come cambierà una persona, o quali tratti avrà, se porta una mutazione in una posizione particolare nel suo DNA.
C’è molta strada da fare per costruirlo.
Il primo livello consiste nello scoprire quali mutazioni nel DNA non fanno nulla per creare il cambiamento. Per fare ciò bisogna chiedersi: ha un impatto sulle proteine oppure no? Quindi, poiché le proteine lavorano insieme per svolgere funzioni, dobbiamo sapere come funziona e come si presentano tali funzioni. Ciò potrebbe significare cose diverse a seconda che consideriamo una cellula cerebrale, una cellula renale o una cellula della pelle. Naturalmente anche ogni organo è diverso. Ci sono molte progressioni e variabili da comprendere, da una singola mutazione a una proteina, a un gruppo di proteine, al tessuto cellulare stesso per poi capire come si comporta l’intero organismo.
Prima di AlphaFold, avevamo alcune strutture proteiche sia per le singole proteine che per i complessi: probabilmente, ad esempio, circa il 5% delle coppie che interagiscono avevano una struttura nota. Ora, questo sta cambiando rapidamente. Inoltre, ora abbiamo l’entusiasmante opportunità di studiare l’evoluzione delle proteine all’origine della vita.
Questa parte della nostra ricerca la trovo particolarmente entusiasmante. Quando vogliamo tornare indietro nel tempo per osservare l’evoluzione, il modo in cui lo facciamo comunemente è confrontare le sequenze tra proteine di specie diverse. In questo modo possiamo provare a indovinare come appariva quella sequenza nel passato evolutivo.
Senza strutture proteiche, possiamo solo andare indietro nel tempo: arriva un punto in cui perdiamo fiducia in come apparivano le cose centinaia di milioni di anni fa. Utilizzando AlphaFold e confrontando la forma tridimensionale delle proteine, mantiene il segnale per un tempo prolungato perché la struttura 3D delle proteine viene conservata più a lungo della sequenza che codifica quella forma.
Di conseguenza, ora possiamo tracciare l’evoluzione delle proteine attraverso periodi più lunghi della scala temporale evolutiva e più probabilmente dedurre come fosse la prima cellula ancestrale osservando come erano le proteine per centinaia di milioni di anni nel passato.
Spesso nella scienza si verificano questi accumuli di cambiamenti incrementali, in cui nuove tecnologie, metodi o sistemi si accumulano nel tempo o si evolvono lentamente. E ogni tanto ci sono momenti di trasformazione. Non c’è dubbio che AlphaFold abbia innescato un periodo di trasformazione. È incredibilmente emozionante. Ora abbiamo l’opportunità di imparare molto di più sulla biologia umana e sulle origini della vita stessa.
Fonte: deepmind.google
