SAXS study of the quaternary structure of oligomeric proteins

La diffusione a piccoli angoli di raggi X (SAXS) è una tecnica molto efficace nello studio della struttura quaternaria delle proteine in soluzione. Anche se l'acquisizione di tali misure è relativamente facile dal punto di vista sperimentale, la loro interpretazione non è immediata. In letteratura sono descritti diversi programmi con i quali si possono ottenere modelli strutturali direttamente dalle curve SAXS, anche a risoluzione relativamente elevata. Per contro nessun programma tiene conto di alcune caratteristiche note delle proteine oggetto di questo lavoro (emocianine), quali per esempio la presenza delle simmetrie Dn e la struttura delle subunità strutturali che le costituiscono. Questa tesi riguarda lo sviluppo di un metodo di determinazione della struttura quaternaria delle proteine oligomeriche a partire da curve SAXS di molecole intere e modelli semplificati di subunità strutturali. I modelli delle subunità strutturali sono costruiti partendo da informazioni derivanti da tecniche biochimiche, microscopia elettronica o strutture ad alta risoluzione. Questi modelli, composti da sfere a raggio diverso, sono stati usati per ricostruire la struttura delle molecole oligomeriche, fittando i dati su curve SAXS tramite programmi realizzati ad hoc. Tali programmi possono essere utilizzati per modellare qualsiasi proteina con caratteristiche di simmetria simili. Il metodo è stato verificato sulle emocianine di artropodi dove è riuscito a ricostruire in maniera soddisfacente la struttura quaternaria delle molecole intere. A questo punto, l'analisi è stata estesa anche sulle emocianine di molluschi, proteine con struttura molto più complessa. In questo caso, si è riusciti ad ottenere, in maniera soddisfacente, solamente le posizioni delle subunità strutturali che compongono la proteina intera, mentre non era possibile determinarne il corretto orientamento nello spazio. Questo risultato sarebbe da attribuire alla forma pressoché sferica dei monomeri strutturali usati nei fit. La generazione di monomeri ad una risoluzione più elevata è prevista dal metodo ma comporterebbe un tempo di calcolo maggiore.