Il concerto dei Nuclear Pore Complexes

Con l’estate è un po’ esplosa la voglia di concerti all’aperto, comprensibilmente dati i due anni di pandemia. Mi è sembrato quindi opportuno prendere spunto dai concerti per descrivere un articolo che è recentemente apparso sulla prestigiosa rivista Science. Il concerto in questione è quello dei Nuclear Pore Complexes, ma non si tratta di un nuovo gruppo musicale a cavallo tra il rock e il progressive funk: si tratta invece di un complesso formato da circa 1000 proteine e con un peso molecolare di 120 milioni di Dalton (il Dalton corrisponde a un dodicesimo dell’atomo di Carbonio, quindi stiamo parlando dell'equivalente di 10 milioni di atomi di carbonio). Dal punto di vista della biofisica computazionale è quindi un oggetto mostruoso. Dal punto di vista biologico si tratta di una struttura molto importante: il complesso di queste proteine costituisce un foro sulla membrana che avvolge il nucleo della cellula e permette quindi il trasporto di materiale tra il nucleo e il citoplasma delle cellule eucariotiche (le nostre, per intenderci). 

Fisica della vita

"Physics of life" è il titolo di un lunghissimo e dettagliato documento redatto dalle Accademie Nazionali di Scienza, Ingegneria e Medicina degli Stati Uniti. Si tratta di un rapporto decennale appena pubblicato e tenta di raccontare una parte della fisica che ormai ha conquistato uno spazio che troppo spesso non è ben rappresentato nei nostri corsi di laurea. O almeno potrebbe essere meglio rappresentato. Si tratta appunto della fisica della vita, che però ormai ha diversi nomi, che includono la "Fisica Biologica" e la "Biofisica". La distinzione sui termini in realtà è solo semantica e, in effetti, si dovrebbe parlare proprio di "Fisica della vita" o della materia animata, se non fosse che invocare l'anima porta immediatamente a fare i conti con concetti religiosi che sono ben lontani dai campi di interesse e di indagine del metodo scientifico. Si tratta però di tracciare una mappa concettuale di argomenti che ormai sono diventati molto importanti anche per la nostra vita quotidiana: basta nominare l'epidemia di Covid-19, ma è davvero solo un esempio. Perché farlo? Non certo per tracciare confini che esistono soltanto nella mente di qualche burocrate ministeriale (siamo l'unico Paese che ha sviluppato un sistema di abilitazioni scientifiche divise su centinaia di settori e microsettori e che mette palette e regole sugli insegnamenti che costringono a slalom vertiginosi), ma per capire almeno di cosa si tratta, di cosa possiamo aspettarci nel prossimo futuro e di come fare per accelerare o, almeno, assecondare questi processi che sono comunque in corso. E' un rapporto di 315 pagine e non pretenderò di farne un riassunto in questa puntata, però mi piacerebbe prendere qualche spunto di riflessione, ripromettendomi di discutere tutte le implicazioni nei prossimi anni (è un rapporto decennale, c'è tempo).

Punto. Due punti. Ma sì, fai vedere che abbondiamo.

Ho recentemente letto un articolo di rassegna a firma di numerosi autori, tra cui, in particolare la professoressa Tamar Schlick della New York University. In effetti, l'articolo è partito proprio da quello che un tempo in Italia sarebbe stato chiamato un "seminario di studio" e che oggi si è evoluto in una delle metodologie didattiche innovative di cui mi sto occupando da un po' di tempo e che spero anche di implementare presto nei miei corsi universitari, un po' alla volta. La professoressa Schlick è molto nota nel campo della biofisica computazionale, sia per le sue ricerche, sia per il suo contributo a fare spesso il punto della situazione nel campo. Il punto e i due punti, un po' come Totò e Peppino nella celebre scenetta della lettera. Di Tamar, ad esempio, è un libro di testo che continuo a consigliare per gli studenti e le studentesse del mio corso di Computational Biophysics qui a Trento che vogliano approfondire la materia. Tamar è partita da un questionario, in cui chiedeva ai suoi studenti di riportare le loro impressioni sui lavori che ritenevano più rappresentativi del campo, sui successi e sui fallimenti che sono stati realizzati e percepiti dall'intera comunità, su quali ritengono siano le linee più promettenti al momento e quali i problemi ancora irrisolti. Naturalmente non si tratta di studenti di un corso di laurea triennale e neanche dei miei studenti della magistrale, ma immagino si riferisca agli studenti del suo laboratorio, quelli che da noi sarebbero i dottorandi. Si tratta di un esercizio che Tamar ha semplicemente ripreso e attualizzato, ma ne aveva già realizzato uno simile più o meno una decina di anni fa. L'articolo è stato pubblicato su una rivista che continua a regalarmi spunti interessanti, ovvero l'Annual Review of Biophysics, con la data di febbraio 2021. E' un articolo lungo, per cui ne darò un quadro molto ridotto, soprattutto relativo agli aspetti meno tecnici che mi hanno portato a riflettere.

Dal planetarium al simularium: il computer come mezzo di rappresentazione della realtà

Mi hanno sempre affascinato i planetari e ne ho visti alcuni davvero molto belli, soprattutto negli Stati Uniti. Si racconta che il primo a costruirne uno sia stato Anassimandro di Mileto, addirittura nel VI secolo a. C., dunque più di 2500 anni fa. Il tentativo di riprodurre la volta celeste su una sfera ha quindi una storia molto lunga e oggi si possono ammirare anche alcuni planetari in Italia, anzi devo ripromettermi di visitarne un po' nelle mie scorribande in treno per la penisola. I planetari moderni però sono soprattutto disponibili online o con app che possiamo installare sugli smartphone di ultima generazione. Una delle caratteristiche più interessanti dei planetari che oggi sono realizzati mediante software dedicati è la possibilità di vedere non soltanto la volta celeste e riconoscere la costellazione che stiamo ammirando in una notte stellata, ma anche poter realizzare un ingrandimento della porzione di cielo a cui siamo interessati e guardare più da vicino pianeti bellissimi come Giove e Saturno, per esempio. I dettagli con cui oggi possiamo ammirare questi corpi celesti sono frutto delle conoscenze che si sono accumulate nei secoli e soprattutto negli ultimi decenni. Qualcosa di simile però sta accadendo anche in biologia, sia per quanto riguarda i metodi che consentono di ottenere immagini dirette dell'interno della cellula, sia per i software dedicati alla visualizzazione di molecole, proteine e complessi macromolecolari. Molto recentemente è stato messo a punto e proposto un Simularium, ovvero un software che permette a tutti di visualizzare i risultati delle simulazioni, proprie o altrui.

Quelli che... il calcio

No, non sto parlando della celebre trasmissione degli anni '90 di Fabio Fazio, ma di un gruppo di ricerca dell'Università di Verona che ha da poco pubblicato un lavoro molto interessante dedicato a una proteina che lega il calcio, la calmodulina. Mi piace parlarne per vari motivi, ma il più importante di questi è la capacità di mettere insieme diverse tecniche, sperimentali e computazionali, per cercare di rispondere a domande di interesse biomedico legate, per giunta, a malattie rare. Se infatti risulta abbastanza facile ottenere finanziamenti per studiare malattie molto diffuse e, tra queste, in particolare le malattie tipiche dei paesi più ricchi del nostro martoriato pianeta, molto più complicato è ottenere fondi per studiare patologie che si presentano molto raramente nella popolazione. Queste malattie sono tuttavia molto importanti, non solo perché causano sofferenza ad altri esseri umani (e, di questi tempi, è sempre bene ricordare che dovremmo cercare di dedicare la nostra vita ad alleviare le sofferenze altrui, non a causarle), ma anche perché ci permettono di comprendere meccanismi che potrebbero presentarsi in forme molto simili in malattie meno rare di quelle da cui siamo partiti.

Omicron: incontro ravvicinato!

Già. Questa volta il mio personalissimo blog diventa ancora più personale, perché prendo spunto dal mio personalissimo incontro ravvicinato con la variante Omicron. L'immagine qui a lato però è un avviso: anche se per me si è tradotto in una semplice e fastidiosa faringite di qualche giorno e ricordo raffreddori ben peggiori, Omicron non è un semplice raffreddore, ma una variante del famoso Sars-Cov-2, il virus responsabile della Covid-19. Anzitutto: non ho la più pallida idea di dove io possa averlo preso. Sono ipocondriaco e da due anni ormai disinfetto la spesa e qualunque oggetto entri in casa, mi lavo le mani anche al solo pensiero di aver toccato qualcosa, indosso mascherine ffp2 quando sono a teatro o a un concerto di musica classica, non vado a mensa con i miei colleghi, non tocco le maniglie e, se sono costretto a farlo, mi lavo le mani... e niente: una mattina mi son svegliato con il mal di gola. In farmacia mi hanno detto che il tampone non era necessario: "Eh ma guardi, non esiste mica solo il Covid, lei ha una semplice faringite!". Il giorno dopo, constatata la persistenza del mal di gola, ho comprato uno dei tamponi fai-da-te al supermercato (quelli da 5 euro, per intenderci), mi sono trasformato nella persona che Antonella Viola vorrebbe che fossi, e mi sono auto-tamponato. Risultato: due tacche! Ora, nella mia ipocondria, un mal di gola di due giorni aveva già scatenato malattie letali che ancora devono trovare una collocazione sull'enciclopedia medica, per cui paradossalmente mi sono sentito esclamare "ah vabbè è solo il covid!". Ad ogni modo ho chiamato il medico, ho prenotato un tampone ufficiale che ha confermato la positività e mi sono isolato in casa con la mia faringite che dopo circa 4-5 giorni è passata del tutto, lasciandomi completamente asintomatico e con una grande capacità di concentrazione. Ne ho approfittato per lavorare, sì, ma anche per documentarmi sul mio indesiderato ospite. Qui di seguito quanto sono riuscito a capire.

Buoni propositi per il 2022

Il momento dell’anno è quello adatto per i buoni propositi, che poi probabilmente non manterremo, ma vale comunque la pena farne anche solo per tracciare una rotta: da dove veniamo e dove andiamo con la biofisica computazionale in questo 2022? Niente di tutto quello che racconterò in questo post ha la pretesa di essere esaustivo o anche solo di fornire una previsione per ciò che accadrà in questo anno: le sorprese (belle o brutte che siano) sono sempre all’orizzonte e non è detto che le previsioni giungano a compimento durante il 2022. Un anno è, in fondo, un periodo troppo breve di fronte al progresso scientifico che va avanti da millenni, con tante strade, spesso tortuose, passi in avanti, passi indietro e ritorni inaspettati. In questo post post-capodanno ho quindi deciso di raccontarvi un po’ quali sono le sfide della biofisica computazionale in questo anno che è appena cominciato e che, speriamo, possa riportarci una qualche forma di ripresa dei contatti umani in serenità.