Gli anticorpi difendono i nostri corpi dagli intrusi. Queste molecole sono costituite da proteine con zuccheri attaccati. Però, il progetto che dirige l'elaborazione di questi zuccheri sulla proteina non è stato ben compreso fino ad ora. In un articolo pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura , gli scienziati dell'Helmholtz Zentrum München hanno utilizzato l'analisi del computer per completare questo progetto e hanno confermato le loro scoperte in laboratorio.
Gli autori hanno studiato specificamente gli anticorpi IgG. Questi sono gli anticorpi più comuni nel sangue e agiscono soprattutto contro virus e batteri. "Hanno una caratteristica forma a Y e sono composti principalmente da proteine, " spiega Elisa Benedetti, Studente di dottorato presso l'Istituto di Biologia Computazionale (ICB) dell'Helmholtz Zentrum München. "Però, durante la loro produzione, la cellula attacca diversi zuccheri a queste molecole proteiche, e come ciò accada fino ad ora non era ben compreso, "continua il primo autore dello studio.
Comprendere questo processo è di grande interesse per i ricercatori, perché l'identità dello zucchero che è attaccato (in un processo chiamato glicosilazione) influenza drammaticamente la funzione dell'anticorpo. Mentre una molecola di zucchero potrebbe promuovere l'infiammazione a contatto con un antigene, un altro potrebbe sopprimere la risposta immunitaria.
Usare i computer per risolvere un problema biochimico
"La difficoltà nello studio del progetto di glicosilazione risiede, tra l'altro, nella complessa regolazione del funzionamento degli enzimi corrispondenti, " spiega l'ultimo autore, il dott. Jan Krumsiek, capogruppo junior presso l'ICB e Junior Fellow presso l'Università Tecnica di Monaco di Baviera. La strategia dei bioinformatici per risolvere questo problema biochimicamente difficile era affrontarlo nel regno digitale.
A tal fine, gli scienziati hanno analizzato i dati della biobanca croata "10001 Dalmati". Hanno prima studiato campioni di sangue di quasi 700 soggetti di età compresa tra i 18 e gli 88 anni in relazione agli zuccheri attaccati ai loro anticorpi IgG. Studiando la correlazione tra i glicani misurati , gli autori hanno scoperto che corrispondevano in gran parte a precedenti passaggi noti nel processo enzimatico della glicosilazione delle IgG. Infatti, sulla base dei dati, l'algoritmo potrebbe ricostituire il progetto già noto e svilupparlo ulteriormente.
"Potremmo prevedere nuovi passaggi su come i residui di zucchero devono essere attaccati agli anticorpi, " spiega Krumsiek. "Utilizzando tre coorti aggiuntive comprendenti oltre 2, 500 campioni, siamo stati in grado di replicare i dati statistici." Successivamente, i ricercatori potrebbero convalidare i passaggi previsti utilizzando ulteriori metodi:in primo luogo, sulla base di uno studio di associazione genome-wide con circa 1, 900 campioni dalla piattaforma di ricerca KORA di Augusta, e, inoltre, in una serie di tre esperimenti in laboratorio.
"Potremmo dimostrare in vitro che almeno una delle nostre reazioni previste è enzimaticamente fattibile e abbiamo dimostrato nella coltura cellulare che particolari enzimi che si prevede lavorino insieme nel modello, effettivamente co-localizzare nella cellula, questo è, sono spazialmente molto vicini tra loro, " dice Krumsiek. "Il nostro studio mostra come la tecnologia dell'informazione e la chimica da banco classica possono supportarsi e migliorarsi a vicenda".
