L’immagine che presentiamo questa volta raffigura una struttura analoga a quella dello scorso numero, ottenuta però con un altro metodo. Non si tratta di immagini molto diverse, ma proprio questo è il punto. La grafica molecolare visualizza delle distanze atomiche. Con che metodi sperimentali vengano calcolate queste distanze è qualcosa che risulta dalla didascalia e non dall’immagine in sè. Di metodi ne esistono diversi. I più comuni sono senz’altro la cristallografia a raggi X e la spettroscopia NMR, che sono precisamente le tecniche con cui sono stati rispettivamente ottenui i dati per le nostre due immagini.

Difficile pensare a due tecniche più differenti. Le lunghezze d’onda della radiazione utilizzata per la cristallografia e per la risonanza stanno agli estremi oppsti dello spettro delle onde elettromagnetiche: dagli angstrom ai centimetri. La cristallografia usa i raggi X perché per “vedere” gli atomi occorre illuminarli con una radiazione a una lunghezza d’onda inferiore alle loro dimensioni. Per amplificare il segnale luminoso è necessario poi utilizzare un campione cristallizzato, le cui celle difraggono i raggi tutte allo stesso modo. Dalla particolare diffrazione dei raggi prodotta da quel dato cristallo di sostanza pura attraverso certe trasformazioni matematiche si possono ottenere i dati sulle distanze atomiche, che poi vengono visualizzati nell’immagine. La necessità di utilizzare un cristallo, però, non solo restringe di molto il campo dei possibili campioni (non tutte le sostanze cristallizzano bene), ma anche forza la molecola che si vuole studiare ad una particolare configurazione che non è detto sia la più tipica. Per questo ci si rivolge alla risonanza magnetica, che non “vede” gli atomi ma piuttosto li “ascolta” utilizzando un campione in soluzione i cui nuclei atomici vengono mandati in risonanza con onde radio. Dallo spettro delle frequenze ottenute si può risalire con trasformazioni matematiche alla conformazione atomica della sostanza. Il modo in cui risuonano i nuclei atomici non è però sempre scevro di ambiguità. Per questa ragione alla risonanza non si possono ricostruire molecole troppo complesse. D’altra parte, soprattutto, per le terminazioni delle proteine (come quelle “prensili” della molecola di parvalbumina qui raffigurata con il suo carico di calcio) non ci si può fidare della ricostruzione cristallografica, mentre la spettroscopia NMR dà delle informazioni più adeguate alla natura probabilistica delle configurazioni della proteina.

Se la verità è così complessa e dinamica, perché usare allora una grafica 3D che dà l’impressione di avere a che fare con un congegno meccanico? Il fatto è che il nostro occhio è molto più bravo di qualsiasi calcolatore a riconoscere somiglianze e pertinenze: la visualizzazione grafica ha quindi principalmente lo scopo di dare ai ricercatori la possibilità di rilevare quelle proprietà strutturali che possono indicare le funzioni di una certa molecola. Bisogna stare bene attenti, però, a non scambiare le immagini per i loro oggetti. Tanto più quando la vera natura di questi ultimi è molto più quella di un accordo musicale che di un ingranaggio di orologeria.

Rotazioni della struttura molecolare ottenuta con una tecnica di NMR da una soluzione di alfa-parvalbumina umana. La struttura è stata inserita con PDB ID
1RK9 nella Protein Data Bank (Research Collaboratory for Structural
Bioinformatics), dal cui sito web è stata ricavata l’immagine.

 

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