Come un portiere che esegue una parata perfetta. E’ così che gli anticorpi reagiscono all’aggressione di un corpo estraneo. L’immagine descrive quello che un team di fisici dell’Università di Firenze e dell’Università di Orléans ha dimostrato per la prima volta in un articolo pubblicato sull’ultimo numero della rivista scientifica Nature Scientific Reports (“Conformation-controlled binding kinetics of antibodies”, doi: 10.1038/srep18976).
I ricercatori Duccio Fanelli e Marta Galanti (Dipartimento di Fisica e astronomia - Centro interdipartimentale per lo studio delle dinamiche complesse) e Francesco Piazza (Università di Orléans, attualmente professore invitato presso l’Ateneo) hanno descritto con un modello matematico la dinamica con la quale gli anticorpi riescono a legarsi in modo efficiente alle molecole estranee, gli antigeni, marcandole e rendendone possibile l’eliminazione.
“Dal punto di vista della relazione tra la sua struttura tridimensionale e la sua dinamica, un anticorpo esprime un grado di perfezione ineguagliata - spiega Duccio Fanelli, associato di Fisica della materia -, che fino a oggi si poteva soltanto intuire da immagini statiche ottenute tramite microscopia elettronica o cristallografia a raggi X”.
L’anticorpo ha una struttura flessibile a tre lobi, incernierati in un punto comune e in grado di modificare la loro orientazione relativa in modo sostanziale. Nella parte esterna dei due lobi superiori si trovano due siti attivi identici - regioni la cui sequenza amminoacidica è estremamente variabile da un anticorpo all’altro - che permettono di riconoscere e legare un gran numero di antigeni diversi, indipendentemente dalla dimensione di questi ultimi.
“Abbiamo elaborato un modello semplificato della struttura flessibile degli anticorpi - racconta Francesco Piazza - rimpiazzando i tre lobi con altrettante strutture rigide composte di sfere, in modo da preservarne la forma. Confrontando le simulazioni effettuate al calcolatore con i dati sperimentali disponibili abbiamo scoperto che la dinamica dell’anticorpo semplificato riproduce fedelmente quella misurata. Grazie alla sua estrema flessibilità, l'anticorpo muove le sue "braccia" come farebbe un portiere nel tentativo di intercettare un pallone”.
Il modello matematico permette di misurare il tasso di cattura di un singolo anticorpo, ossia il numero di antigeni catturati per unità di tempo, dimostrando il legame che esiste tra l’architettura tridimensionale degli anticorpi, la loro dinamica e la funzione biologica che svolgono.
“Capire la dinamica degli anticorpi - commenta Fanelli - è il primo passo per aprire prospettive legate a un utilizzo di tali proteine ancora più efficiente, creandone versioni opportunamente ingegnerizzate per applicazioni in ambito biotecnologico e terapeutico”.
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