Az ELTE kémikusai német kutatókkal kollaborálva dolgoztak ki egy olyan módszert, ami lehetővé teszi, hogy az úgynevezett – korábban nagyon nehézkesen vagy egyáltalán nem kutatható – rendezetlen fehérjéket, illetve biokémiai folyamatokban betöltött szerepüket és működésüket is megismerhessük. Ez hatalmas lépés a rákos és neurodegeneratív betegségek kialakulásának megértése felé, ugyanis a kutatások arra is rávilágítottak, hogy a rendezetlen fehérjék, fehérjeszakaszok fontos szabályzó szerepet játszanak, és többek között olyan megbetegedésekhez járulnak hozzá, mint a Parkinson-kór vagy éppen a 2-es típusú cukorbetegség (diabetes mellitus). Az innovatív módszerről az Angewandte Chemie tudományos folyóiratban számoltak be, ezt foglalom most össze nektek, kitérve a rendezetlen fehérjék rendetlen természetére is az érthetőség kedvéért.
A fehérjék aminosavakból épülnek fel, melyeknek sorrendje határozza meg magának a fehérjének a tulajdonságait, funkcióit, a különböző biokémiai folyamatokban betöltött szerepét. A fehérjék normál esetben jól meghatározható és stabil szerkezettel, alakkal rendelkeznek, vannak azonban olyan, úgynevezett rendezetlen fehérjék is, amelyek natív, funkcionális állapotukban sem rendelkeznek jól definiált szerkezettel, leggyakrabban globuláris fehérjék denaturált állapotára emlékeztetnek, hidrofil oldalláncokban bővelkednek, valamint gyakori az úgynevezett „szerkezettörő” tulajdonsággal bíró prolin jelenléte is. Leggyakrabban jelátviteli folyamatokban, a transzkripció és a sejtciklus szabályzásában vesznek részt, mutációik ezért gyakran okoznak betegséget. Azt, hogy nem elhanyagolható tényezők, jól jelzi, hogy az eukarióta genomok 5-15%-a teljes hosszúságában rendezetlen fehérjéket kódol. A rendezetlen fehérjék léte és funkciója szükségessé teszi a hagyományos fehérjetérszerkezet-funkció összefüggések teljes átgondolását. Számos megválaszolatlan kérdés van még mind a szerkezetüket, mind a működésüket tekintve, azonban vizsgálatuk a fehérjetudomány egyik leggyorsabban fejlődő ága, hiszen számos globális jelentőségű orvosbiológiai, biokémiai, illetve klinikai kérdésre fontos lenne választ kapnunk.
A válaszok megtalálásának útján tettünk egy nagy lépést az ELTE TTK, a német karlsruhei KIT egyetem és a Bruker cég kutatóinak, illetve felismeréseiknek köszönhetően. A rendezetlen fehérjék vizsgálatára kidolgozott módszer egy mágneses magrezonancia spektroszkópiás méréseken alapuló (NMR, Nuclear Magnetic Resonance) módszer, mellyel jóval részletesebben, pontosabban, valamint gyorsabban, tehát hatékonyabban lehet feltérképezni egy-egy rendezetlen fehérje működését, felépítését. Az új módszer révén tehát nem csak nehezen értelmezhető, hanem akár még feltáratlan, korábban kontextusukban sem ismert biokémiai folyamatok feltárása, jellemzése válik lehetővé. A már említett, szerkezettörő tulajdonsággal bíró prolin sajátossága, hogy előszeretettel, nagyobb eséllyel alakít ki különböző cisz/transz izomereket, más néven téralakokat, míg a „normális” fehérjék általában energiahatékonysági szempontok miatt legtöbbször transz téralkatban vannak jelen, ezzel szemben a prolin ugyanolyan arányban és valószínűséggel fordul elő mindkét téralkatban; a két forma eltérő szerkezete természetesen a környezetére is kihatással van. A prolinnal kapcsolatban tehát kétségkívül a legfontosabb kérdés a két izomer megismerése, azonban ez korábban nagyon költséges, lassú procedúrának számított, ráadásul szintetikusan előállított komponenssel, aminek következtében a végeredmények torzultak. A jó méréstechnikai megoldás pedig végre megszületett egy kellően érzékeny és elérhető módszer keretében. De miért is olyan jó ez a módszer? Mert a mobilis szakaszok megismeréséhez a gyakran alkalmazott röntgenkrisztallográfia vagy a krio-elektronmiszroszkópia nem alkalmas. Az új mérés tehát alkalmas, hiszen rövid mérési idő alatt kis mennyiségű polimer izomer észlelésére is képes, mindezt kiváló felbontásban.
Az új módszer hatékonyságát gyakorlatban a p53 (tumorszuppressszor) fehérje egy mobilis szakaszán bizonyították, alátámasztva, hogy a szervezetben is előforduló módosítások, mint például a foszforiláció, hatással lehetnek a cisz-transz prolin egyensúlyra, közvetlenül tehát a fehérje működésére is.
Konklúzióként elmondható, hogy lehetőség nyílik most már bármely rendezetlen fehérje in vitro körülmények közötti izomerjeinek, illetve azok egyensúlyi arányának kimutatása. Az új módszer révén követhetővé válik a fehérjeműködés meghibásodásának, tehát a betegségek kialakulásának folyamata, így tehát a rákos és neurodegeneratív betegségek kialakulásának megértetéséhez is közelebb kerültünk, mint valaha. A tudományos cikket az Angewandte Chemie folyóirat bírálói „highly important paper”-nek minősítették.
Forrás: elte.hu
Kiemelt kép forrása: Blue Fluorescent Protein Molecule Photograph by Laguna Design/science Photo Library (fineartamerica.com)
