Si fa presto a dire struttura

Nel post del mese scorso, ho cercato di descrivere il problema del protein folding, ovvero come

Strutture presenti nel PDB al 2014. Evidenziate: 1. mioglobina;  

2. primi enzimi; 3. RNA di trasporto; 4. virus; 5. anticorpi; 

6. complessi DNA-proteina; 7. ribosomi; 8. chaperoni. 

una proteina riesca a ripiegarsi per raggiungere il suo stato nativo, che le consente di svolgere il compito per il quale l'evoluzione l'ha selezionata. Lo stato nativo è però la struttura di una molecola molto grande, che non può essere fotografata. Determinare queste strutture non è mai stato impresa facile e non lo è ancora oggi, nonostante le quasi 130 mila strutture note (fonte: Protein Data Bank). Nella figura qui a lato è riportata la statistica del numero di strutture presenti nella banca dati Protein Data Bank, detta anche PDB. In realtà il PDB contiene non solo strutture di proteine, ma anche complessi di proteine con acidi nucleici (DNA e RNA) e strutture di acidi nucleici (soprattutto RNA), come è possibile vedere in figura (fonte: San Diego Supercomputer Center). Ma come si ottengono queste strutture? Non riuscirei ad essere esaustivo, ma provo a descriverlo a modo mio. L'obiettivo è far capire dove può (e deve) intervenire la biofisica computazionale.

Pizza, birra e protein folding

L'idea del post di questo mese mi è venuta davanti a una pizza con il mio Sprachpartner del corso di tedesco, Gerald (sarebbe il tizio che ascolta i miei errori e tenta anche di rispondere facendo finta che io ponga domande sensate in tedesco). Gerald studia ingegneria ambientale, ma è molto affascinato dalle scienze in generale, e dalla fisica in particolare. Incuriosito dalle mie ricerche, ha cominciato a pormi una serie di domande sui polimeri e sulle proteine. Nel descrivergli alcuni dei concetti base, mi sono reso conto che stavo comunicando tutto con una passione che ha finito per travolgere anche il mio malcapitato interlocutore, che tuttavia continuava a pormi domande, meravigliato anche del fatto che questo campo di ricerca fosse così vivace. Il problema è il ripiegamento delle proteine, noto anche come "protein folding", ed è proprio uno dei campi di ricerca in cui la biofisica computazionale ha giocato (e gioca tuttora) un ruolo da protagonista.

Il Congresso di Vienna

Il Congresso di Vienna di Jean-Baptiste Isabey

Tranquillizzo subito i lettori: non si tratta del famoso caposaldo della storia europea, raffigurato qui a lato nel celebre dipinto di Jean-Baptiste Isabey. Tuttavia il titolo ad effetto dimostra, ove mai ve ne fosse bisogno, che Vienna è una città che si presta bene ai congressi. Dal 21 al 24 febbraio si è svolto infatti nella capitale austriaca un interessante workshop organizzato dal CECAM. L'acronimo (dal francese) sta per Centro Europeo di Calcolo Atomico e Molecolare, una rete costituita da nodi distribuiti in tutta Europa (in Italia al momento ne abbiamo tre: Pisa, Roma e Trieste), che si prefigge l'obiettivo di promuovere le ricerche in questo ambito. Il titolo del workshop era (traduco dall'inglese) "Le sfide nelle simulazioni su larga scala di biomolecole e polimeri".

Paul, Richard, Barcelona...

Il grande fisico britannico Paul Dirac, uno che non credo avrebbe approvato la Brexit, scriveva nel 1929 (mia libera traduzione dall'inglese):

Paul Adrien Maurice Dirac (1902-1984)

"Le leggi fisiche necessarie per la teoria matematica di una gran parte della fisica e dell'intera chimica sono completamente note,  e la difficoltà risiede unicamente nel fatto che l'esatta applicazione di tali leggi conduce a equazioni che sono troppo complicate per poter essere risolte."

Mi fermo un attimo perché Dirac era uno che parlava pochissimo e sceglieva con cura le parole, al punto che i suoi colleghi/amici avevano usato il dirac come unità di misura della loquacità: un dirac valeva l'emissione di una parola all'ora (normalmente viaggiamo sul kilodirac). Nel 1929 era stata scoperta e sistematizzata (in gran parte) la meccanica quantistica, così come oggi la conosciamo. Una teoria che aveva rivoluzionato completamente il modo stesso di pensare, forse più della relatività generale di Einstein e che a molti (pare anche allo stesso Einstein) appariva anche un po' bizzarra.

Cominciamo: di cosa si tratta?

Questa è la classica domanda che ricevo ogni volta che dichiaro la mia tematica di ricerca: Biofisica Computazionale. Faccia interessata: "ah, cioè? di che si tratta?" In parole che a me sembrano povere di solito rispondo: "Utilizzo la fisica e i computer per cercare di capire come funziona la biologia". Di fatto è la definizione più semplice che negli anni ho perfezionato. Sono però consapevole che non è una definizione del tutto corretta, sicuramente molto poco accademica. Tuttavia è proprio questo l'obiettivo di questo mio blog: cercare di raggiungere un pubblico che non sia quello strettamente accademico al quale di solito mi rivolgo. Perché ritengo che sia giusto, che sia bello, che sia anche un mio dovere, dato che sono stato chiamato presso l'Università di Trento in qualità di professore associato proprio per disegnare e gestire un corso in Biofisica Computazionale, che spero possa essere un riferimento per l'Italia e chissà... niente accade se non c'è prima un sogno...