La regolazione dell'espressione genica

Per regolazione genica si intende la capacità delle cellule di controllare l'espressione dei propri geni e in tal modo di regolare quel processo mediante cui l'informazione portata da un gene viene trasformata in un prodotto funzionale di natura proteica.

Il controllo dell'espressione avviene attivando o disattivando i geni a seconda delle necessità; tuttavia vi è un problema di energia: tenere in funzione moltissimi geni anche quando non servono comporta un dispendio di energia inutile. Ad esempio nel batterio E.coli avviene una variazione dell'attività dell'enzima beta-galattosidasi (per scindere il lattosio) in relazione alla quantità di lattosio presente nell'ambiente. L'attività enzimatica è massima quando in assenza di triptofano, ma se si aggiunge questo amminoacido, l'attività viene rapidamente repressa.Un organismo pluricellulare si sviluppa a partire da una cellula uovo fecondata, lo zigote, che si divide ripetutamente per mitosi e citodieresi dando luogo a numerose cellule; a un certo punto queste cellule iniziano a differenziarsi;

le cellule che appartengono allo stesso individuo avranno lo stesso genoma, ossia lo stesso patrimonio genetico, ma un diverso corredo di proteine (il proteoma) dato che ogni tipo di cellula, appena si differenzia, inizia a produrre proteine differenti che lo rendono distinguibile da altri individui.
Tutto ciò è ben visibile nei globuli rossi: nei primi stadi si vita embrionale i globuli rossi in via di maturazione sintetizzano un tipo di emoglobina che ha una maggiore affinità con l'ossigeno, ma in seguito, allo stadio di feto, queste cellule contengono un secondo tipo di emoglobina con affinità minore, poi qualche tempo dopo la nascita dell'individuo  i globuli rossi cominciano a produrre la catene polipeptidiche caratteristiche dell'emoglobina degli adulti. I segmenti di DNA che codificano per queste molecole di emoglobina sono espressi soltanto nei globuli rossi in via di maturazione.Tutte le informazioni geniche originariamente presenti nello zigote si trovano ancora in ogni cellula diploide dell'organismo. I segmenti di DNA che codificano per i tre tipi di emoglobina sono presenti anche nelle cellule della pelle e del cuore.
Per dimostrare che ogni cellula matura contiene tutti i geni presenti nello zigote da cui essa ha avuto origine, il biologo britannico J.B. Gurdon condusse un esperimento in cui i nuclei di cellule intestinali di un girino vennero asportati e impiantati in cellule uovo private del proprio nucleo. L'uovo si sviluppò normalmente, indicando che il nucleo della cellula intestinale di girino conteneva ancora tutte le informazioni necessarie per tutte le cellule dell'organismo.

IL CONTROLLO GENICO NEI PROCARIOTI
Nei batteri il processo di trascrizione consiste nella sintesi di una molecola di mRNA a partire da un filamento di DNA utilizzato come stampo. Il processo inizia quando l'enzima RNA polimerasi, legandosi a un sito specifico del DNA, noto come promotore, provoca l'apertura della doppia elica. Il filamento di mRNA rimane per breve tempo legato allo stampo di DNA mediante legami a idrogeno e successivamente si stacca per essere poi tradotto in una sequenza di amminoacidi a formare una proteina.
Nei procarioti il controllo di tutto questo processo può avvenire in tre diversi momenti, ma ha luogo prevalentemente durante la trascrizione. Il controllo prevede la presenza di particolar proteine codificate dai geni regolatori, queste proteine, dette fattori di regolazione della trascrizione, si legano in vicinanza del promotore e possono agire o da controllo negativo (repressori) impedendo al trascrizione di mRNA, o da controllo positivo (attivatori) favorendo al sua trascrizione.

Nel controllo della trascrizione intervengono a volte anche piccole molecole effettrici  che si legano a questi fattori  modificando la loro configurazione proteica, esse possono permettere o impedire l'inizio della trascrizione. I fattori di regolazioni controllati da queste piccole molecole effettrici possiedono due regioni funzionali, o domini: nel primo dominio il fattore si lega al DNA, mentre nel secondo si inserisce in una molecola effettrice.
Un segmento di DNA che codifica per un polipeptide è noto come gene strutturale; nel cromosoma batterico, i geni strutturali che codificano per polipeptidi con funzioni correlate lavorano in sequenza. Questi gruppi funzionali possono includere due catene polipeptidiche che insieme costituiscono un particolare enzima oppure tre enzimi che lavorano in un'unica sequenza biochimica. I gruppi di geni che codificano per queste molecole vengono trascritti  in un singolo filamento di mRNA.
L'estremità 5' della molecola dell'mRNA presenta una breve sequenza leader e l'estremità 3' una sequenza trailer; nessuna di queste due sequenze codifica per una proteina.
Esistono proteine indispensabili alla cellula durante l'intero arco della sua vita e i geni che le codificano non hanno bisogno di un controllo particolarmente sofisticato essendo sempre attivi; tali geni sono detti geni costitutivi.
Le nostre attuali conoscenze si basano su un modello noto come operone, proposto dai biologi francesi François Jacob e Jacques Monod. Secondo questo modello, un operone è un'unità funzionale che comprende il promotore e uno o più geni strutturali; tutti sotto il controllo di una sequenza di DNA nota come operatore. L'operatore è un insieme di nucleotidi che ha una funzione regolatrice ed è posto fra il gene promotore e i geni, o il gene, strutturale. Spesso la trascrizione dei geni strutturale è controllata anche dall'attività di un gene regolatore, questo gene può codificare per un fattore di regolazione della trascrizione, legandosi all'operatore, promuove al trascrizione, oppure può far avvenire la sintesi di un fattore che ostacola il promotore; la RNA polimerasi non può legarsi alla molecola di DNA o non può spostarsi lungo la molecola. In presenza del repressore, non si verifica la trascrizione dell'mRNA.

La capacità del repressore di legarsi all'operatore, impedendo quindi la sintesi proteica, dipende da una piccola molecola effettrice che attiva o disattiva il repressore di quel particolare operone. Una molecoal effettrice che attiva il repressore è detta corepressore, mentre una che lo disattiva è detta induttore.
Un esempio di corepressore è fornito dall'amminoacido triptofano; se presente nel terreno di coltura, esso attiva il repressore dell'operone triptofano; il repressore attivato si lega poi all'operatore e blocca la sintesi degli enzimi non necessari. Quando nel terreno di coltura è presente per esempio il lattosio, la prima tappa del suo metabolismo produce uno zucchero molto simile, l'allattosio. L'allattosio funziona da induttore, cioè si lega al repressore e lo disattiva staccandolo dall'operatore dell'operone del lattosio; di conseguenza, in presenza di allattosio l'RNA polimerasi inizia a spostarsi lungo la molecola del DNA, trascrivendo sull'mRNA i geni strutturali dell'operone.

REGOLAZIONE DELLA TRASCRIZIONE NEGLI EUCARIOTI
La regolazione della trascrizione nelle cellule eucariote presenta notevoli analogie, ma anche differenze rispetto a quella dei procarioti. In entrambi i tipi di cellule, al processo di trascrizione partecipano sia le piccole molecole effettrici sia gli attivatori e i repressori che influenzano la capacità dell'enzima RNA polimerasi di legarsi al promotore. La regolazione nelle cellule eucariote è più complessa non solo perché ogni gene strutturale viene trascritto separatamente e non ci sono dunque gli operoni, ma soprattutto per la presenza di complicate strutture e organuli nel citoplasma che richiedono un maggior numero di proteine e per l'esistenza di una molteplicità di tipi di cellule con funzioni assai differenti.
La trascrizione nelle cellule degli organismi pluricellulari è controllata da molti fattori che agiscono in maniera combinata, tra essi ci sono:

• gli attivatori e i repressori che stimolano o inibiscono l'attività dell'RNA polimerasi;
• la possibilità di modulare l'azione di queste proteine mediante le piccole molecole effettrici o varie interazioni fra proteine;
• la capacità di aggiungere un gruppo metile al DNA per inibire la sua trascrizione;
• la presenza di particolari attivatori che possono alterare la struttura della cromatina in certe regioni del DNA, consentendo così all'RNA polimerasi di riconoscere e raggiungere un gene per dare avvio alla trascrizione.

Il grado di condensazione dei cromosomi delle cellule eucariote è in stretta relazione con il tasso di espressione genica. La colorazione rivela due tipi di cromatina: l'eucromatina, che risulta più dispersa e si colora debolmente, e l'eterocromatina, che è più condensata  e si colora più intensamente. Durante il periodo di divisione cellulare, tutta la cromatina si presenta nella forma più densa e compatta . questo da un lato consente un più agevole movimento dei cromosomi, ma dall'altro inibisce ogni attività di trascrizione. Durante l'interfase, molte regione del DNA sono ricche di eucromatina  che consente il processo di trascrizione, mentre l'eterocromatina rimane confinata solo in quelle regioni dei cromosomi in cui non ci sono i geni codificanti per le proteine oppure dove i geni devono rimanere "silenti". La trascrizione del DNA in RNA avviene solo durante l'interfase e solo nelle zone in cui la cromatina è accessibile alle molecole di RNA polimerasi. Alcune regioni di eterocromatina  sono uguali in tutte le cellule e non vengono mai espresse, sarebbero sede della maggior parte delle sequenze ripetitive del DNA.
La trascrizione avviene in modo molto limitato, o non avviene affatto,nei corpi di Barr, che sono cromosomi X strettamente spiralizzati e irreversibilmente disattivati. Nelle cellule dei mammiferi di sesso maschile vi è normalmente un solo cromosoma X e i suoi geni sono quindi presenti in copia unica. Nelle femmine i cromosomi X sono due; i cromosomi sessuali di una cellula femminile, quindi, potrebbero in teoria produrre il doppio delle proteine di una cellula maschile. La genetista inglese Mary Lyon e altri scienziati suggeriscono che uno dei cromosomi X della femmina venga inattivato già in fase embrionale e non sia più in grado di esprimersi proprio perché  diventa inaccessibile agli enzimi che danno avvio alla trascrizione.
Il grado di condensazione di altre regioni della cromatina varia da un tipo di cellula all'altro dello stesso organismo. dimostrando così che tipi diversi di cellule sintetizzano proteine differenti e perciò richiedono la trascrizione di segmenti differenti di DNA. Quando una cellula si differenzia durante lo sviluppo embrionale, il rapporto tra eterocromatina e eucromatina aumenta a mano a mano che le cellule si specializzano; in questo modo i segmenti di DNA non necessari alla cellula differenziata diventano silenti. La trascrizione di un gene può avvenire solo quando la cromatina presenta una conformazione aperta. Un ruolo importante di questo processo viene svolto dagli attivatori, i quali richiamano presso tale regione diverse proteine in grado di alterare la struttura dei nucleosomi.
La trascrizione negli eucarioti è per molti aspetti simile a quella che avviene nei procarioti. Essa inizia con l'attacco dell'enzima RNA polimerasi al promotore di un determinato gene presente sulla molecola di DNA; quindi, l'RNA polimerasi si sposta lungo la molecola usando il filamento di DNA 3'-5' come stampo per le sintesi di molecole di RNA e, infine, le molecole di RNA trascritte svolgono le loro specifiche funzioni nella traduzione in proteine delle informazioni genetiche.
Nelle cellule eucariote esistono però tre tipi di RNA polimerasi, uno per ogni tipo di RNA (mRNA, tRNA, rRNA) che viene trascritto. Il promotore delle cellule eucariote è costituito non da una sola unità, ma almeno da tre regioni differenti.

1. Una regione, detta TATA box, è la particolare sequenza nucleotidica (5'-TATAAA-3') che localizza il punto esatto in cui la trascrizione può avere luogo; senza questa sequenza la trascrizione inizierebbe non in un determinato sito, ma all'interno di una certa gamma di siti differenti.
2. Un'altra regione, il sito di inizio della trascrizione, dista dalla sequenza TATA box circa 25 paia di basi azotate ed è il punto in cui si inserisce l'RNA-polimerasi per dare inizio alla trascrizione; TATA box e sito di inizio della trascrizione formano un complesso chiamato promotore base; nelle cellule eucariote le proteine di regolazione sono dette fattori di trascrizione generali (GTF). I fattori di trascrizione sono 5 e si legano al promotore base per consentire l'attacco dell'RNA polimerasi. La struttura molecolare che si forma, detto complesso di pre-inizio è indispensabile affinché possa cominciare la trascrizione del DNA in RNA.
3. La terza regione del promotore è il sito degli elementi regolatori; sono sequenze nucleotidiche del DNA chiamate enhancer o silencer a seconda che favoriscano o inibiscano l'avvio della trascrizione di un determinato gene.

Enhancer e silencer possono essere situati in prossimità della sequenza promotore presso cui si lega l'enzima RNA polimerasi per iniziare la trascrizione, ma spesso si trovano lontani; in questo caso occorre la presenza di un mediatore che metta in comunicazione questi geni di regolazione con i promotori stessi e controlli la velocità a cui l'RNA polimerasi può svolgere il processo di trascrizione.

MICROARRAY DI DNA
Verso la fine del secolo scorso è stata perfezionata una nuova tecnologia basata sui microarray di DNA; tra i molteplici usi di questa tecnologia c'è quello destinato a migliorare le nostre conoscenze sull'espressione genica. A differenza dell'approccio sperimentale classico i microarray ci permettono di monitorare velocemente l'espressione di migliaia di geni.
Un microarray consiste in una griglia in cui sono disposte, con un ordine ben definito, microscopiche gocce contenenti brevi segmenti di DNA di cui si conosce la sequenza. Questi frammenti sono fissati in posizioni note sul substrato di silicio o di vetro, grazie a specifici strumenti meccanici, spesso azionati da computer, che posseggono un certo numero di "aghi". Ogni ago viene caricato con molte copie di un frammento di DNA  filamento singolo che contengono tutte lo stesso gene.
Per confrontare il DNA che si vuole prendere in considerazione con quello presente nel microarray, è necessario isolare l'mRNA dalla cellula in esame e ottenere i corrispondenti cDNA per mezzo della trascrittasi inversa, a partire da nucleotidi marcati con coloranti fluorescenti. Alla base di questa tecnica c'è semplicemente l'ibridazione delle sequenze di DNA presenti sul microarray con i cDNA.
In tal modo, è possibile confrontare in maniera specifica l'espressione dei geni che sono attivi. Le sequenze di cDNA ibridate rimangono legate al DNA del microarray indicando quali sono gli mRNA presenti nella cellula e quali geni sono espressi; al contrario il cDNA che non si è legato viene eliminato. In questo modo è possibile ottenere il cosiddetto profilo d'espressione.
I risultati dell'ibridazione che è avvenuta in ciascun punto del microarray vengono analizzati al computer dal punto di vista sia qualitativo, sia quantitativo per mezzo di programmi che prendono in esame l'espressione di ciascuno dei geni analizzati in base alla loro fluorescenza. La tecnologia del microarray consiste dunque in un procedimento rivoluzionario per esplorare rapidamente e su larga scala l'espressione genica e ha notevoli ricadute nella ricerca di base quanto in quella applicata.

REGOLAZIONE GENICA SUCCESSIVA ALLA TRASCRIZIONE
Una cellula può controllare la produzione finale delle proteine anche grazie a meccanismi che hanno luogo durante o al termine della traduzione.
Tra i meccanismi di regolazione della sintesi proteica vi è la possibilità di impedire temporaneamente l'attacco dell'mRNA ai ribosomi modificando chimicamente  la configurazione della sequenza leader  della sua catena nucleotidica, oppure mediante l'azione di un repressore traduzionale; questo tipo di repressore agisce legandosi all'mRNA e viene poi disattivato quando occorre riprenderne la sintesi. Un esempio di repressore traduzionale è la proteina chiamata FMRP, che regola la traduzione di specifici mRNA presenti nelle cellule nervose; una mutazione del gene che codifica per questa proteina e la conseguente carenza nel citoplasma sembra essere legata alla sindrome dell'X fragile, o sindrome di Martin Bell.
A volte i repressori sono piccole molecole di RNA capaci di interferire con le molecole di RNA messaggero; queste molecole sono i microRNA (miRNA) o brevi RNA interferenti (siRNA).
La loro azione consiste nel neutralizzare o demolire le molecole di mRNA quando esse hanno terminato la loro funzione  o quando portano informazioni che possono produrre danni alla cellula.

L'aspetto più interessante di questo processo, chiamato RNA intereference (RNAi), è che le piccole molecole di miRNA e di siRNA possono essere sintetizzate anche in laboratorio per contrastare quei prodotti dell'espressione genica che risultano talvolta dannosi all'organismo in quanto vengono tradotti in proteine anomale in grado di generare gravi malattie.
Le ricerche mediche basate sulla scoperta dell'RNA interference fatta dagli scienziati statunitensi Andrew Fire e Craig Mello offrono molte prospettive di sviluppo nel campo della lotta alle malattie infettive o alle terapie geniche per la cura di patologie come le maculopatie alla retina.
La regolazione che avviene al termine della traduzione si attua allungando o accorciando il tempo di permanenza delle proteine all'interno della cellula; è possibile limitare la loro azione disattivandole, dopo un periodo più o meno lungo; alcune proteine che fanno variare il tasso metabolica delle cellule vengono demolite in poche ore o in pochi minuti. Altre volte le proteine sono bloccate mediante la liberazione di messaggeri chimici.
Questi meccanismi di regolazione consentono a una cellula di modificare il tipo o la quantità di proteine in riposta ai cambiamenti del suo ambiente e di mantenere le sue proteine nella esatta sequenza di lavoro.

SEQUENZE RIPETITIVE IN CROMOSOMI ANOMALI
Nel 1991 i biologi molecolari scoprirono una forma di instabilità nei geni eucarioti. Sebbene i geni interessati non stessero cambiando di posizione, essi si stavano ingrandendo, spesso in modo abnorme, da una generazione alla successiva. In alcuni casi avveniva il processo inverso, e i geni riducevano le loro dimensioni.
La prima scoperta venne fatta studiando una malattia umana nota come sindrome del cromosoma X fragile. In questa malattia, che è la più comune forma di ritardo mentale ereditario, la parte finale del braccio lungo del cromosoma X è attaccata al resto del cromosoma tramite un sottile filamento di DNA. L'identificazione e l'analisi del gene coinvolto nella sindrome dell'X fragile ha rivelato che questo filamento contiene copie multiple della tripletta nucleotidica CGG ripetuta in testacoda.
La scoperta più stupefacente fu che il numero delle sequenze ripetitive varia da una generazione all'altra e che esso è correlato con presenza o con l'assenza del ritardo mentale e con la sua gravità.Il gene normale contiene in media una trentina di sequenze CGG ripetute. Nei portatori sani  del cromosoma X fragile il gene può contenere da 50 a 200 copie di questa tripletta; negli individui affetti dalla sindrome dell'X fragile, invece, il numero delle copie aumenta fino a qualche centinaio, talvolta superando il migliaio. Come altre malattie legate al cromosoma X fragile si verifica più frequentemente nei maschi.
Recentemente sono state identificate numerose sequenze ripetitive di una determinata tripletta nei geni responsabili della malattia di Huntington (CAG) in quelli della distrofia muscolare degli adulti, e nei geni di molte altre e rare malattie. Gli scienziati stanno lavorando intensamente per identificare altri geni umani che contengano queste sequenze ripetitive; si conoscono oggi almeno 50 geni umani che contengono  brevi sequenze ripetitive di triplette, ma non è ancora ben chiaro se in alcuni di essi il numero di ripetizioni stia aumentando.

LA GENETICA DELLO SVILUPPO
Gli organismi pluricellulari vanno incontro durante il loro sviluppo a importanti cambiamenti che danno vita alle forme adulte. Lo studio di questi processi di trasformazione è chiamato genetica dello sviluppo; i cambiamenti che si verificano a livello di cellule, tessuti e organi determinano la struttura, o la forma di un organismo e di conseguenza la loro funzione.
Il genoma di ogni individuo contiene dei geni che costituiscono il programma di questo sviluppo, il quale conferisce non solo le caratteristiche delle cellule, ma anche la loro disposizione all'interno dell'organismo. Le fasi dello sviluppo animale sono controllate da specifici fattori di regolazione che inducono i geni ad accendersi o spegnersi in base a una precisa scansione temporale; questo processo è detto regolazione genica differenziale. All'inizio i fattori di regolazione controllano la formazione dell'asse corporeo, poi determinano la segmentazione del modello corporeo embrionale, quindi fanno sì che ogni segmento acquisti particolari caratteristiche e inducono le cellule a differenziarsi in vari tipi che abbiano strutture e funzioni specifiche.
le quattro fasi dello sviluppo embrionale sono state studiate negli organismo modello, ossia il moscerino della frutta Drosophila melanogaster, il verme nematode Caenorhabditis elegans, il topo Mus musculus e il pesce Danio rerio.

• Fase I: tra i primi eventi che si verificano nello sviluppo di un moscerino c'è una serie di relazione dell'espressione genica e di comunicazioni tra cellula e cellula che stabilisce quali saranno l'estremità anteriore e posteriore dell'embrione in via di formazione. Queste relazioni avvengono a livello della cellula uovo. Alcune cellule specializzate possiedono un gene, detto bicoide, che viene trascritto dando luogo al corrispondente RNA messaggero; a mano a mano che si forma l'mRNA bicoide si dirige verso la cellula uovo e si accumula nella sua parte anteriore. Grazie alla disposizione di questi mRNA, la cellula uovo orienta i microtubuli del suo citoscheletro dando vita così a due poli differenti che definiscono l'asse antero-posteriore.
  Dopo la fecondazione, l'mRNA bicoide migra lungo lo zigote e viene tradotto in proteine, che si dispongono con una maggiore concentrazione presso la sua estremità anteriore; questo gradiente proteico produce un corrispondente gradiente di espressione genica. Il polo anteriore diventerà la porzione anteriore dell'embrione, mentre nella regione opposta si svilupperà la coda.

• Fase II: nel corso dello sviluppo dell'embrione si attiva una serie di geni che inducono la formazione di un modello corporeo segmentato. Ogni segmento dell'embrione dà origine a specifiche caratteristiche dell'adulto.

• Fase III: nel moscerino cominciano a prendere forma le strutture più specifiche. I segmenti corporei, e i prodotti proteici di alcuni geni che formano l'asse, determinano l'attivazione di importanti geni, chiamati geni omeotici, che stabiliscono quali parti del corpo si svilupperanno da ogni segmento. Un gene omeotico è il gene di controllo principale che regola una serie di altri geni adibiti allo sviluppo del piano strutturale di un organismo. Sequenze di nucleotidi, detto homeobox, codificano per proteine omeotiche che, attaccandosi a specifici enhancer, consentono di attivare o disattivare, durante lo sviluppo, determinati gruppi di geni.
  
  

• Fase IV: nell'ultima fase dello sviluppo embrionale avviene il differenziamento delle cellule.
  Il processo di differenziamento comincia a partire da una cellula staminale totipotente, ossia una cellula che può dare origine a qualsiasi altro tipo di cellula che formerà l'individuo. Nel corso dello sviluppo, le cellule prendono questa capacità e sono in grado di dare origine solo a cellule del proprio stesso tipo.

LA PROTEOMICA

I proteomi sono l'insieme delle proteine che vengono espresse nelle cellule di un dato organismo; i proteomi di cellule dello stesso individuo, ma di due tessuti differenti, saranno diversi, mentre i proteomi di due individui appartenenti alla stessa specie saranno più o meno uguali se prelevati dallo stesso tessuto.
Questo nuovo settore della biologia molecolare è chiamato appunto proteomica. Tutte le cellule di un organismo presentano proteomi diversi a seconda del tessuto di cui fanno parte dalla loro funzione; la proteomica cerca di capire la relazione tra i geni e le proteine. Lo studio delle proteine fornisce indizi agli studiosi di genetica perché la presenza di una determinata proteina in una cellula ci può aiutare a individuare il gene che in quel momento è attivo e codificante. Spesso delle proteine è sufficiente analizzare l'insieme degli RNA messaggeri, ossia il trascrittoma, di una cellula per ottenere informazioni.
Gli scienziati hanno ormai compreso che al proteomica è una materia molto complessa, le cellule producono migliaia di proteine che si possono suddividere in: proteine strutturali, proteine motrici, proteine di difesa, proteine di trasporto, proteine enzimatiche, proteine di regolazione, proteine coinvolte nel trasporto di segnali.
L'elettroforesi dimensionale su gel, o elettroforesi 2D, prevede due fasi:
la prima consiste in una separazione delle proteine,a  seconda della loro carica netta a un determinato pH. Le proteine vengono inserite in un tubo di gel che presenta un gradiente di pH; spinte da un campo elettrico, esse si muovono fino al punto in cui la loro carica netta è 0.
In una seconda fase, il tubo vene inserito su un lato di una lastra di gel ricoperto di sodio dodecilsolfato (SDS), che presenta carica negativa: l'SDS avvolge le proteine che perdono la loro struttura tridimensionale e si denaturano. Le proteine vengono poi separate in base alla loro massa e si ottiene una serie di macchie: ciascuna corrispondente a una determinata proteina.
Con la spettrometria di massa è possibile individuare di quali proteine si tratta: la catena peptidica viene tagliata mediante specifici enzimi, le proteasi, e si analizzano con lo spettrometro le catene amminoacidiche delle brevi sequenze. Queste sequenze possono essere tradotte in sequenze di basi azotate consentendoci di individuare i codoni sulla catena di mRNA.