Questo stato, denominato "stato nativo", è cruciale per la corretta funzione delle proteine. Condizioni sfavorevoli, come lo stress o l'esposizione ad agenti esterni, possono causare il ripiegamento errato delle proteine ​​e la formazione di aggregati, ostacolando la loro capacità di svolgere le loro funzioni originali.

L'errato ripiegamento delle proteine ​​è stato implicato come causa alla base di una serie di malattie umane, in particolare l'Alzheimer, la corea di Huntington e il morbo di Parkinson. Inoltre, è noto che la formazione di aggregati influisce anche sull’efficacia e sulla sicurezza dei farmaci a base proteica. Ciò sottolinea la necessità di studiare composti e strategie in grado di sopprimere il misfolding e migliorare la stabilizzazione delle proteine.

Studi recenti hanno riportato la capacità di stabilizzazione delle proteine ​​di alcuni polimeri. Tuttavia, il loro meccanismo d'azione e l'impatto delle interazioni tra i componenti idrofobici (i componenti che respingono l'acqua) e le proteine ​​non sono ben compresi.

Per colmare questa lacuna di conoscenze, un team di ricercatori guidato dal professor Kazuaki Matsumura del Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST), tra cui l'ex professore assistente Robin Rajan, il ricercatore dottor Dandan Zhao del JAIST e il professore assistente Tadaomi Furuta del Tokyo Institute of Technology, ha condotto uno studio per chiarire il meccanismo di inibizione dell'aggregazione proteica da parte della sulfobetaina (SPB).

Nel loro studio pubblicato su Cell Reports Physical Science , i ricercatori hanno anche cercato di comprendere le interazioni specifiche che si verificano tra i componenti idrofobici e le proteine ​​e il loro impatto sull'aggregazione delle proteine.

Spiegando la logica alla base di questo studio, il Prof. Matsumura afferma:"In precedenza, abbiamo condotto uno studio sulle polisulfobetaine (PSPB), un polimero zwitterionico costituito da gruppi funzionali con cariche sia positive che negative. Abbiamo scoperto che il polimero mostrava un'efficienza eccezionale nel sopprimere aggregazione proteica Tuttavia, l'impatto dell'idrofobicità è rimasto inesplorato."

In questo studio, i ricercatori hanno sintetizzato PSPB con diversi pesi molecolari e hanno aggiunto quantità variabili di monomeri idrofobici individualmente e con diverse catene alchiliche attraverso un processo noto come polimerizzazione a trasferimento di catena con addizione-frammentazione reversibile. I ricercatori hanno poi analizzato le proprietà stabilizzanti delle proteine ​​di questi polimeri ed esaminato le interazioni tra polimeri e proteine ​​attraverso tecniche fisico-chimiche.

Le loro scoperte hanno rivelato che i PSPB offrivano la stabilizzazione delle proteine ​​interrompendo gli importanti percorsi coinvolti nell'aggregazione delle proteine. Inoltre, l’idrofobicità e il peso molecolare hanno entrambi avuto un’influenza sulla prevenzione dell’aggregazione proteica e sul miglioramento della stabilizzazione proteica. L'aumento di questi fattori ha amplificato le interazioni deboli e reversibili tra SPB e proteine.

"Possiamo pensare a questi polimeri come scudi molecolari reversibili, che interrompono il percorso di aggregazione", spiega il prof. Matsumura, mentre discute i risultati del loro studio. I ricercatori hanno anche scoperto che dopo la rimozione dello stress, è stato osservato il ripiegamento degli intermedi parzialmente spiegati, suggerendo il ripristino dei loro stati nativi.

Pertanto, svelando gli intricati meccanismi molecolari della soppressione dell'aggregazione proteica da parte dei polimeri zwitterionici, questo studio pionieristico può aprire strade per nuove strategie terapeutiche che ritardano o prevengono condizioni patologiche e aiutano a garantire la sicurezza dei farmaci a base proteica.

Nelle parole del Prof. Matsumura, "In un periodo compreso tra 5 e 10 anni, questa ricerca potrebbe portare allo sviluppo di trattamenti nuovi e più efficaci per le condizioni legate al misfolding delle proteine, migliorando significativamente i risultati dei pazienti. Inoltre, potrebbe consentire la produzione di composti più stabili e terapie proteiche economicamente vantaggiose, a vantaggio dell'industria farmaceutica e degli operatori sanitari."