Funzioni delle proteine

Le proteine vengono spesso definite i mattoni che compongono l'organismo. Questa similitudine richiama anzitutto la loro importante funzione strutturale. Le ritroviamo ad esempio in grandi quantità nella struttura di muscoli, ossa, unghie, pelle e nei capelli.
Scendendo a livello microscopico, le proteine vanno a formare l'impalcatura di ogni cellula, chiamata citoscheletro, che permette alle cellule di cambiare la loro forma o di muoversi.
La più importante proteina strutturale del corpo umano è il collagene, che costituisce all'incirca il 6% del peso corporeo. Esistono numerosissimi tipi di collagene, più di 20, caratterizzati da proprietà leggermente differenti e anche da una diversa organizzazione in fibre e fibrille. Il collagene di tipo 1, ad esempio, è quello in assoluto più abbondante. Entra infatti nella composizione dei principali tessuti connettivi, come pelle, tendini, ossa e cornea, dove si richiede un'alta resistenza alla trazione. Il collagene di tipo 2 è invece presente nella cartilagine e nei dischi vertebrali, dov'è richiesta una maggiore resistenza alle forze di compressione. Un'altra proteina strutturale, l'elastina, fornisce invece elasticità ai tessuti come la pelle, permettendogli di tornare alla forma originaria dopo essere stati sottoposti a forze di stiramento o di contrazione.
Ricordiamo infine la cheratina, proteina strutturale caratteristica di peli, unghie e capelli, e la tubulina, unità fondamentale dei microtubuli che costituiscono l'impalcatura della cellula, cioè il citoscheletro.

Ma le proteine non hanno soltanto una funzione strutturale. Più che a mattoni possono essere infatti paragonate ad una vera e propria impresa edile, con funzioni di costruzione, di demolizione, di trasporto, di deposito, di difesa delle costruzioni dalle insidie ambientali e persino di progettazione e coordinamento dei lavori.

Con la loro funzione contrattile, alcune proteine mettono in moto i muscoli e più in generale generano movimenti nelle cellule e nei tessuti. Pensiamo ad esempio a quando una cellula, come un globulo bianco, deve spostarsi dal sangue ad un tessuto per avvicinarsi al patogeno, inglobarlo e distruggerlo. Le due proteine contrattili più note sono l'actina e la miosina, presenti sia nei muscoli che nel citoscheletro.

Le proteine partecipano anche alle difese immunitarie, andando a costituire le immunoglobuline, che tutti conosciamo come anticorpi, importanti per la difesa dalle infezioni. Ogni cellula, inoltre espone sulla propria superficie delle proteine di riconoscimento che permettono alla stessa di essere riconosciuta dal sistema immunitario come innocua, perché parte dell'organismo. Quando questo sistema di riconoscimento non funziona correttamente, il sistema immunitario attacca le cellule sane dell'organismo e compaiono le cosiddette malattie autoimmuni, come il lupus eritematoso sistemico, l'artrite reumatoide o il morbo di Basedow, che è una delle più comuni cause di ipertiroidismo.
Di natura proteica sono anche alcuni enzimi litici che certe cellule del sistema immunitario utilizzano per digerire e distruggere gli invasori.

Come dicevamo, le proteine hanno anche una funzione di trasporto. Basti pensare alle proteine plasmatiche, come l'emoglobina, che trasporta l'ossigeno nel sangue, oppure l'albumina che rappresenta una sorta di camionista tutto fare impegnato a veicolare moltissime sostanze, inclusi alcuni ormoni, grassi e molti farmaci.
Le proteine vanno a costituire anche i cosiddetti carriers, presenti come tante mani verso la superficie esterna delle cellule e pronti ad afferrare le molecole di cui la cellula ha bisogno per trasportarle al suo interno. Questi trasportatori sono altamente specifici; ad esempio abbiamo trasportatori diversi per il glucosio, per gli amminoacidi, per il sodio, per il calcio e via discorrendo. Ovviamente i carriers funzionano anche in senso inverso, cioè le cellule hanno delle apposite proteine a cui delegano l'eliminazione delle sostanze di rifiuto.

Un'altra importante funzione delle proteine è quella regolatoria. Partecipano infatti alle reazioni chimiche che avvengono nel nostro corpo, accelerandole, rallentandole, favorendole oppure ostacolandole a seconda delle necessità. La maggior parte degli enzimi sono infatti proteine. Abbiamo ad esempio enzimi chiamati proteasi, che scindono e degradano le proteine danneggiate o presenti in esubero, oppure le sintetasi che in generale sono enzimi che favoriscono la sintesi delle molecole. Un enzima molto conosciuto è ad esempio l'ATP-asi che scinde la molecola di ATP, che è la moneta energetica dell'organismo. Ricordiamo infine la DNA polimerasi che partecipa appunto alla sintesi del DNA.

Sempre a proposito dell'attività regolatoria, come non dimenticare l'azione recettoriale svolta dalle proteine. I recettori sono proteine in grado di riconoscere e legarsi a molecole specifiche, chiamate generalmente ligandi, modificando la propria struttura proprio in virtù di tale legame. Il recettore può quindi essere paragonato ad una serratura, alla quale corrisponde una chiave specifica, che è appunto il ligando.
L'interazione tra il ligando, che è la chiave, e il recettore, che è la serratura, determina l'apertura di una porta, grazie al cambiamento conformazionale a cui abbiamo accennato. Domanda: Ricordate quando abbiamo parlato poco fa dei carrier, ovvero dei trasportatori di membrana? Ebbene, per trasportare un determinato contenuto quest'ultimo deve anzitutto entrare nella cellula, che è molto schizzinosa e selettiva nell'ingresso delle varie sostanze. Per scegliere quali sostanze fare entrare e quali no, la cellula si affida proprio ai recettori di membrana.
Sempre in riferimento all'azione regolatoria, ricordo che esistono anche proteine coinvolte nel controllo dell'espressione di specifici geni. A sua volta ogni gene contiene le istruzioni per la sintesi di specifiche proteine, che viene affidata ai ribosomi, organelli paragonabili a vere e proprie fabbriche di proteine controllate dirette dall' m-RNA.

Infine, le proteine costituiscono alcuni tipi di ormoni; è il caso dell'insulina,che permette al glucosio di entrare nelle cellule, dell'ormone della crescita fondamentale per l'accrescimento corporeo, e dell'ossitocina, fondamentale durante il parto e per i legami affettivi tra uomo e donna.