AlphaFold: le magnifiche sorti e progressive

Leopardi e DeepMind: non so quanto sarebbe piaciuto al poeta di Recanati questo accostamento. Probabilmente lo avrebbe aggiunto proprio tra gli esempi con cui mettere in ridicolo la fiducia o la fede positivista nel progresso umano o nella bontà della natura che chiama "matrigna" in quella splendida (e forse anche un po' trascurata) poesia che è "La ginestra". Mi è tornato in mente questo celebre verso di Leopardi a proposito del recentissimo annuncio della pubblicazione di un intero database di strutture di proteine ottenute mediante AlphaFold. L'annuncio ha fatto il giro del mondo, accompagnato dalla solita fanfara di "niente sarà più come prima" o "risolto il problema del protein folding" con più o meno miracolistiche visioni di un futuro in cui potremo direttamente inserire in un sito web il codice genetico corrispondente a una proteina per ottenerne non solo la struttura, ma anche i farmaci su misura personalizzati ed efficaci nel contrastarne o migliorarne il funzionamento. Come queste mirabolanti iperboli del giornalismo (?) scientifico (???) riescano a convivere (spesso sulle stesse bacheche) con atteggiamenti di sospetto nei confronti di chiunque tenti onestamente di farci fare un passo avanti nell'eterna lotta tra noi e la natura matrigna con i suoi accidenti, le sue fortune e le sue leggi crudeli di sterminio dei più deboli, resta per me un mistero insondabile. Quindi, Giacomo, perdonami per l'accostamento, ma proprio mi sei scoppiato dentro al cuore all'improvviso, all'improvviso... E con questa facciamo un torto anche a Mina e cerchiamo di capirci qualcosa.

Si fa presto a dire prestina!

Già. Come si fa presto a dire qualunque altra proteina: poi però, tra il dire e il fare, o meglio tra il dire e il simulare passa del tempo. E tra il dire e il pubblicare possono passare anche cinque anni. Infatti è proprio questo il tempo che ci abbiamo messo per costruire un lavoro sulla prestina e pubblicarlo sulla rivista International Journal of Molecular Sciences, qualche giorno fa. Questo post sarà quindi un po' una lettura da ombrellone, ma cercherò di spiegare il perché di questo lavoro, cosa abbiamo studiato e cosa abbiamo trovato. Andiamo con ordine, però: perché prestina? Si tratta di una proteina che si trova nelle ciglia presenti all'interno delle nostre orecchie. Attenzione, non sono gli orrendi antiestetici peli delle orecchie: queste ciglia si trovano nell'orecchio interno, in quella struttura che si chiama coclea, perché ricorda un po' il guscio di una chiocciola. Sono proprio queste ciglia che sono responsabili della nostra capacità di sentire le vibrazioni dell'aria che identifichiamo come suono. 

Non solo: queste ciglia sono anche responsabili di una operazione matematica, ovvero l'analisi in componenti di Fourier del suono, che ci consente di distinguere, ad esempio, il suono del pianoforte da quello di un flauto o di un oboe. E anche di distinguere le voci umane e riconoscere quelle che amiamo da quelle che ci infastidiscono. Trovo che questa sia un'abilità straordinaria del nostro orecchio: pensate che è in grado di compiere questa operazione matematica anche se magari non la conoscete e la matematica è la materia che più odiate al mondo. Odiatela pure, ma le vostre orecchie se ne fregano e continueranno a svolgere operazioni matematiche, che vi piaccia o no. Una componente di tutto questo è proprio questa proteina, il cui nome (prestina) deriva dalla notazione musicale "presto", scritta così, in italiano, perché nella musica abbiamo forse più medaglie che nelle olimpiadi.

Assembramenti cellulari

Mentre siamo impegnati ad evitare gli assembramenti per vedere le partite degli europei di calcio, o andarceli a cercare secondo i gusti o le convinzioni (pare che il virus non si diffonda quando gioca l'Italia), vorrei spostare l'attenzione sugli assembramenti all'interno delle cellule. Sì, perché soprattutto in biofisica computazionale studiamo le proteine (o altre macromolecole) in uno splendido isolamento, neanche fossimo l'impero coloniale inglese di fine '800. E non sto parlando della presenza indispensabile degli ioni (le proteine in acqua pura perdono la loro struttura funzionale) o di quella importantissima dei lipidi quando studiamo proteine di membrana, ma del fatto che l'ambiente cellulare è molto affollato e dunque le proteine devono districarsi tra incontri essenziali per dare un senso alla loro stessa esistenza e incontri indesiderati, un po' come facciamo noi nella vita... o sulle spiagge in estate.

Ecco, volendo usare la metafora delle spiagge, potremmo dire che quello che noi studiamo è l'equivalente delle famose scatole di plexiglas in cui volevamo imbrigliarci la scorsa estate per evitare il contagio dal virus e al contempo goderci (si fa per dire) la spiaggia. Studiare il cosiddetto "protein crowding" è però davvero complicato: ne sento parlare da più di dieci anni, ma devo ammettere che spesso ho avuto la sensazione di quello che in inglese chiameremmo "wishful thinking", che in italiano pare si debba tradurre con pensiero illusorio, o pensiero di buon auspicio. Mi sono però imbattuto in un recentissimo e denso articolo affollato di equazioni sul Journal of Chemical Theory and Computation, che offre un nuovo paradigma e una nuova prospettiva in questa direzione.

Implicito o esplicito? O solventi: perché?

Recenti discussioni con colleghi mi hanno portato a riflettere su un aspetto importante che probabilmente do un po' per scontato quando insegno: il ruolo del solvente. Il punto è che sono così attratto dalla componente biologica del mio lavoro che tendo a spazientirmi quando sento parlare di modelli a solvente implicito. Sbaglio perché in amore ci vuole pazienza, ma in campo scientifico ce ne vuole anche di più. Anche se in campo scientifico si può stare tranquilli che la pazienza verrà ripagata, magari non come ci aspettiamo ma in qualche modo che ci sorprenderà. In amore vai a capire (e poi magari me lo spieghi se l'hai capito). Ma cosa intendiamo per solvente implicito e perché è così importante il solvente in biologia? Meglio partire dalla seconda domanda, anche perché dopo il mio debutto teatrale (tra l'altro ora sarà anche dal vivo e senza la possibilità di registrare, per cui sto vivendo giorni di puro terrore) è inutile che io tenti ancora di nascondere il mio amore per la biologia e l'uso strumentale che ormai da decenni faccio della fisica. Del resto, meglio mettere in chiaro le proprie passioni: probabilmente si perde un po' la possibilità di piacere a tutti, ma si guadagna l'innegabile vantaggio di essere se stessi.

Invito a teatro: "Cos'è la vita?"

Ora che finalmente il testo è pronto, forse, ma solo forse, sono pronto anche io a parlarne... E' un progetto al quale ho lavorato in questi mesi "chiusi", a partire ormai da ottobre. Volutamente non ho parlato di questa esperienza sul blog o sui social, non tanto per riservatezza, ma oserei dire quasi per scaramanzia, o forse perché semplicemente non mi sembrava vero finché non ho visto il testo (o dovrei dire copione?) per intero. Questa puntata del blog sarà dedicata alla mia prima e finora unica esperienza teatrale: come al solito, però, non mi sono fatto mancare niente. Perché non sarà una semplice parte in uno spettacolo teatrale, ma sarà un intero spettacolo costruito intorno a un personaggio che, per molti versi, somiglia moltissimo a me, con un testo che è stato scritto, riveduto e corretto da me con l'aiuto decisivo di Maura Pettorruso, attrice e drammaturga, e Andrea Brunello, il vero e proprio regista di tutta l'iniziativa. Il nome dello spettacolo è proprio "What is life? - Cosa è la vita?" dal titolo dell'omonimo libro di Erwin Schrödinger. In questi giorni stiamo ultimando la registrazione dell'evento che andrà online il prossimo 20 maggio, a cui siete tuttə invitatə (ora ho trovato anche il modo di inserire lo schwa). Questa puntata dunque sarà anomala, perché più che di contenuti scientifici, vorrei parlare di questa esperienza, fotografando la situazione attuale, quando ormai mancano pochi giorni alla prima online e poco più di un mese ad una prima dal vivo, su un vero e proprio palcoscenico.

La fisica studia la vita. O la pretende?

Sarà che questo è un po' un periodo di riflessione per tutti, sarà forse che nelle mie lunghe camminate rilassanti la testa va giustamente per conto suo, sarà anche che per ragioni professionali mi sono imbattuto in diverse discussioni su cosa sia davvero la vita, questo mese ho deciso di dedicarmi a questa domanda che sembra filosofica ma in realtà è più scientifica di quanto si possa immaginare. In questi ultimi mesi infatti ho letto e riletto il libro di Erwin Schrödinger, anche nella sua versione originale in inglese: "What is life?". Ne avevo sicuramente parlato in qualche puntata precedente del blog: è un libro per me fondamentale ma che ritengo utile per chiunque voglia approcciarsi non soltanto alla biofisica, ma anche alla fisica in generale. Scritto con una forma inglese superba, che Schrödinger descrisse come un vestito preparatogli su misura dai suoi colleghi irlandesi, questo libro del 1943 ha influenzato lo sviluppo della biofisica del secolo scorso e ancora oggi ha da dirci qualcosa, se non nelle sue conclusioni scientifiche superate dai tempi e dalle scoperte successive, sicuramente sul piano filosofico. 

Under Pressure

Sarà che, grazie al gruppo di ascolto social di mio fratello Dario, ho seguito le cinque serate del Festival di Sanremo, sarà che comunque sono cresciuto in una famiglia in cui mio fratello Dario suonava, mia sorella Stefania cantava e mia sorella Sara ballava, mentre io studiavo... quando ho letto il titolo dell'articolo di cui vi racconterò in questo post, mi è subito partito in testa il famoso brano cantato dai Queen con David Bowie che ho quindi eletto a colonna sonora di questo mio post post-Sanremo.

Del resto, il motivo che mi ha colpito è anche che forse un po' tutti ci sentiamo sotto pressione e non vediamo l'ora di uscire da questa situazione sospesa ormai da un anno. Quindi, perché non provare a giocare un po' mettendo le proteine sotto pressione? E' proprio quello che hanno realizzato nel laboratorio di Kevin H. Gardner, a New York: i risultati sono stati pubblicati in un articolo dell'ultimissimo numero del Biophysical Journal e sembrano aprire nuovi scenari di esplorazione per la fisica delle proteine, inclusa la biofisica computazionale.