Macromolecole (spin labelling)

La spettroscopia EPR consente di studiare la struttura, la funzione e la dinamica di macromolecole e componenti cellulari in assenza e presenza di agenti perturbatori, mediante la marcatura di siti specifici nelle proteine (spin labeling) e il monitoraggio dello stato redox dei metalli contenuti in specifiche proteine (metalloproteine).

La tecnica dello spin labeling consiste nel marcare specifici residui amminoacidici delle proteine con opportune molecole paramagnetiche (spin labels) tramite legami covalenti. Poiché la mobilità degli spin labels dipende strettamente dalla struttura macromolecolare, ogni alterazione di quest'ultima indotta dal microambiente ha effetti sui segnali EPR generati dagli spin labels. Questa tecnica, quindi, permette di studiare le relazioni struttura/funzione/dinamica delle macromolecole, le distanze intramolecolari e anche il ruolo specifico di alcuni residui aminoacidici tramite mutagenesi sito-specifica.

Le metalloproteine sono macromolecole che contengono centri metallici, ad esempio ferro o rame, paramagnetici in alcuni stati funzionali della macromolecola. La spettroscopia EPR, permettendo di monitorare i cambiamenti dello stato redox dei metalli in molte proteine di interesse biologico (citocromi, proteine contenenti cluster ferro-zolfo, emoglobina, ceruloplasmina, transferrina, etc.), contribuisce a comprenderne il ruolo nei numerosi processi cellulari in cui esse sono coinvolte (per es. bioenergetica, signaling, etc.).

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