La biologia strutturale è un campo delle scienze che si occupa della struttura fisica delle macromolecole, letteralmente “grandi molecole”. Le macromolecole sono di immensa importanza biologica, giocano un ruolo in tutto, dalla trasmissione dell’eredità genetica alla modulazione delle risposte del sistema immunitario, e la comprensione di come si formano queste molecole può aiutare i ricercatori a saperne di più su come funzionano. La biochimica, la biologia molecolare e la biofisica sono tutte coinvolte nella biologia strutturale.
Le macromolecole si formano attraverso un processo noto come polimerizzazione, in cui vengono assemblate molecole semplici note come monomeri per creare una struttura tridimensionale più grande. La forma della struttura determina come funzionerà e piccole variazioni di forma o composizione possono alterare radicalmente le funzioni di una macromolecola. I biologi strutturali osservano come avviene la polimerizzazione e cosa succede quando emergono errori. Inoltre collegano gli errori con i problemi del mondo reale, come i tumori che si formano quando il DNA è danneggiato o le malattie che interrompono la funzione delle macromolecole nel sistema immunitario.
Acidi nucleici, proteine, carboidrati e lipidi sono tutte macromolecole. I ricercatori possono scegliere di studiare la struttura statica delle molecole per imparare come dovrebbero apparire in condizioni normali, e possono anche osservare le molecole assemblarsi attraverso la polimerizzazione per osservare il processo mentre avviene. Ad esempio, il ripiegamento delle proteine, il processo utilizzato per costruire le proteine, può essere affascinante da studiare e le sottili variazioni nella costruzione possono essere importanti da vedere in azione.
Le macromolecole possono essere grandi, ma non sono abbastanza grandi da poter essere viste senza l’uso di strumenti specializzati come la microscopia elettronica e la cristallografia. La biologia strutturale comporta una grande quantità di lavoro da parte dei pazienti in laboratorio con apparecchiature sofisticate progettate per aiutare le persone a visualizzare le strutture che stanno studiando. Di conseguenza, può essere piuttosto costoso mantenere un laboratorio di biologia strutturale e personale di supporto.
Le persone che sono interessate alla biologia strutturale come carriera dovrebbero pianificare di trascorrere molto tempo a scuola, poiché molte persone nel campo hanno almeno un dottorato. Le persone possono lavorare in ambienti di ricerca accademica, laboratori farmaceutici e strutture di ricerca scientifica. La biologia strutturale può essere piuttosto competitiva, con una grande pressione sui ricercatori affinché pubblichino e facciano scoperte nel campo. I ricercatori possono anche scegliere di lavorare su progetti come lo sviluppo della prossima generazione di apparecchiature e tecniche di imaging, applicando le competenze di biologia strutturale alla creazione delle apparecchiature che alimenteranno ulteriori ricerche e scoperte.