Le proteine sono molecole fondamentali per la vita, svolgendo un'ampia varietà di funzioni all'interno degli organismi viventi. La loro struttura complessa è organizzata in diversi livelli, ognuno dei quali contribuisce alle proprietà e alla funzione della proteina.
Struttura Primaria: La Sequenza degli Amminoacidi
La struttura primaria è la sequenza di amminoacidi che compongono la proteina, uniti in una sorta di lunga catena dai legami peptidici. L'intera catena di amminoacidi viene infatti definita anche come polipeptide. Le proteine umane sono composte da 20 diversi amminoacidi e considerando anche che un amminoacido può comparire più volte nella stessa catena polipeptidica, il numero delle combinazioni possibili è enorme: una sequenza di 100 amminoacidi in teoria può codificare miliardi e miliardi di proteine diverse. Quelle più comuni sono composte dai 50 ai 2000 residui.
Quando due amminoacidi si uniscono tramite un legame peptidico, formano un dipeptide, tre amminoacidi uniti insieme formano un tripeptide e così via. Dal momento che nella sua molecola un dipeptide comprende ancora un gruppo amminico ed uno carbossilico, può formare un legame peptidico con un terzo aminoacido originando un tripeptide, e via discorrendo. Quando il numero di aminoacidi è relativamente piccolo si parla di oligopeptide, mentre se il numero di aminoacidi aumenta si parla di polipeptide o proteina.
Le istruzioni per costruire la catena aminoacidica corretta sono racchiuse nel genoma dell'individuo. Anche le proteine introdotte nella dieta sono costituite da catene di amminoacidi uniti da legami peptidici. Durante la digestione tali legami vengono spezzati da particolari enzimi (peptidasi) presenti nel succo gastrico ed in quello pancreatico. Vengono captati dalle cellule - soprattutto da quelle epatiche - che li uniscono tramite nuovi legami peptidici per formare le proteine di cui hanno bisogno (non solo strutturali ma anche ormonali, enzimatiche ecc.).
Struttura Secondaria: Alfa Eliche e Foglietti Beta
La struttura secondaria si riferisce alla conformazione spaziale dei blocchi costruttivi delle catene. In FoldIt troviamo le alfa Eliche con forma a spirale e i Foglietti beta, strisce piatte. Le lunghezze e dimensioni di questi blocchi possono variare ma le loro forme essenziali sono sempre le stesse. Ogni proteina contiene come minimo una di queste strutture essenziali, più spesso ne contiene parecchie. Queste strutture secondarie servono principalmente per stabilizzare il nucleo della proteina ed esse stesse sono stabilizzate dai legami a idrogeno.
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Congiunzioni
Sebbene non siano delle strutture secondarie "regolari", entrano in questa categoria anche le Congiunzioni; tipicamente sono le sezioni che connettono eliche e foglietti, ma non solo. Questi segmenti possono assumere molte forme e la loro lunghezza è variabile. Pur non condividendo una forma comune, queste strutture sono frequentemente implicate nelle funzioni proteiche; ottenere una loro conformazione corretta è molto importante, tanto quanto lo è per eliche e foglietti.
Struttura Terziaria: La Configurazione Tridimensionale
La struttura terziaria (dal punto di vista termodinamico è la forma con la più bassa energia libera) è rappresentata dalla configurazione tridimensionale che la catena polipeptidica assume nell'ambiente in cui si trova. La struttura terziaria è stabilizzata tra gli altri da legami idrogeno e ponti disolfuro.
Struttura Quaternaria: L'Associazione di Subunità Polipeptidiche
La struttura quaternaria è quella che deriva dall'associazione di due o più unità polipeptidiche, unite tra loro da legami deboli (e a volte ponti disolfuro) in un modo molto specifico, come ad esempio avviene nella costituzione dell'emoglobina, la molecola responsabile del trasporto dell'ossigeno nell'organismo. In FoldIt non si ha a che fare con proteine multiple quindi questa struttura non è rilevante per il gioco.
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