2023 Szerző: Sophia Otis | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-05-21 01:49
Johns Hopkins tudósai belső "szállítási címkéket" fedeztek fel, amelyek lehetővé teszik – és talán kikényszerítik – több száz, ha nem ezer fehérjét, hogy feljusson a sejtek felszínére és ott is maradjon. A kutatók felfedezték, hogy két természetes fehérje, amely ezen "címkék" egyikét használja, az ioncsatorna, amely lehetővé teszi a szívsejtek összehúzódását a jelre, és az a dokkolópont, amely lehetővé teszi a HIV-nek, az AIDS-et okozó vírusnak a sejtekbe jutását.
Mivel a sejtfelszínen lévő fehérjék a gyógyszerek és más molekulák „bezárási” helyei, valamint immunreakciók kiváltói, a megállapításokat a szept. A Nature Cell Biology 11 előrehaladott online kiadványa forradalmasíthatja a gyógyszer- és oltóanyag-fejlesztési erőfeszítéseket, mondja a Hopkins-csapat.
"A gyógyszerfejlesztés tipikus lépése az, hogy a sejteket egy edénybe rakják, hogy kifejezzék azt a fehérjét, amelyet gyógyszerekkel megcélozni szeretnének, majd molekulák ezreit tesztelik, hogy megtudják, melyek lépnek kölcsönhatásba a fehérjével, és érik el a kívánt hatást." mondja a tanulmány vezető szerzője, Min Li, Ph. D., a Johns Hopkins Orvosbiológiai Alaptudományok Intézetének High Throughput BiologyCenter idegtudományi professzora.
"De ha nem tudja eljuttatni a fehérjét a sejtfelszínre, akkor nem használhatja ezt a szűrési technikát. Ha a fehérjéket a sejtfelszínre tudjuk kényszeríteni, akkor leküzdhetjük azokat az akadályokat, amelyek megakadályozták néhány igazán fontos fehérje laboratóriumi vizsgálatát. – mondja Li. Ezeknek a felületi címkéknek a fehérje sejtfelszínre történő szállításának kikényszerítésére történő alkalmazása a The Johns Hopkins Egyetem által benyújtott szabadalmi együttműködési szerződés (PCT) szabadalmi bejelentésének tárgya.
A 25 milliárd véletlenszerűen létrehozott, nyolc építőelem hosszúságú fehérjebit közül SojinShikano posztdoktori munkatárs 65-öt fedezett fel, amelyek arra kényszerítették a normál fehérjét, hogy elhagyja a sejt fehérjeépítő gyárát, és a sejt felszínére kerüljön. Ismert emberi fehérjék szekvenciáinak keresésével a kutatók azonosították azokat, amelyek az általuk talált legerősebb címkét, az SWTY-nek nevezett címkét használják a fehérjeszekvencia végén található négy építőelem – szerin, triptofán, treonin és tirozin – variációira, ebben a sorrendben..
"Ez a különleges címke és legközelebbi rokonai tulajdonképpen a sejtfelszínre juttatott fehérjéket jelzik" - mondja Li. "Bizonyos betegségekben egy fehérje, amelynek a sejtfelszínen kellene lennie, nem, és a laboratóriumban néha lehetetlennek bizonyul egy fehérje eljuttatása a sejtfelszínre, hogy tanulmányozzák azt. Az általunk talált címkék segíthetnek nekünk a fehérjéket a sejtfelszínre kényszeríteni. felszínre, ami valódi reményt nyújt ezen akadályok leküzdéséhez."
Az olyan laboratóriumi vizsgálatok, amelyekben a címkéket arra használhatják, hogy az érdeklődésre számot tartó fehérjét a sejtfelszínre kényszerítsék, valószínűleg meglehetősen gyorsan széles körben alkalmazzák, de Li figyelmeztet arra, hogy minden lehetséges klinikai alkalmazáshoz meg kell érteni, hogy a címke pontosan hogyan segíti a fehérje szállítását.
A "problémás fehérjék" közé tartoznak azok, amelyek érzékelik az orrban lévő szagokat, és a cisztás fibrózisban hibás fehérjék. Ha ezeket a laboratóriumi edényekben a sejtfelszínre kényszerítjük, akkor erősebb illatokat azonosíthatunk, vagy módokat segíthetünk azoknak, akik nem érzik a szagot, vagy új stratégiákat fedezhetünk fel a CF kezelésére.
Bár sok tudós azt mondaná, hogy ha ezek a fehérjék nem jutnak el a sejtfelszínre, az azt jelenti, hogy a fehérjék nem épültek fel megfelelően a sejtben, Li szerint a fehérjék előállításának módja és helye nagymértékben függ a kutatók által tapaszt alt nehézségektől.
Egyrészt a fehérjék mélyen a sejtben keletkeznek; a fehérjék felépítéséhez szükséges genetikai utasítások a sejtmagban vannak, és a fehérjék egy közeli "gyárban" állnak össze a sejtben. A tudósok azt is régóta tudják, hogy a fehérjék szívesebben maradnak ebben a gyárban, az endoplazmatikus retikulumban, hacsak nem tartalmaznak speciális szállítási utasításokat, hasonlóan egy belső szállítási címkéhez.
Annak kiderítésére, hogy milyen apró szekvenciák jelölhetik meg a fehérjét a sejtfelszínre jutva, Shikano véletlenszerűen generált, deight-building blokk-hosszú címkéket adott egy adott fehérje egyik végére. Hethen értékelte, hogy a fehérje a sejtfelszínre kerül-e ahelyett, hogy a sejtben maradna. A kutatók az ilyen címkéknek három fő osztályát találták, amelyeket az építőelemek sorozatának hasonlóságai szerint csoportosítottak, és megvizsgálták a leghatékonyabbat.
A BrianCoblitz végzős hallgató által kifejlesztett számítógépes program segítségével a fehérjék szekvenciáinak vizsgálatára a kutatók felfedezték, hogy meglehetősen szigorú kritériumok szerint az összes emberi fehérje nagyjából 4 százaléka tartalmaz SWTY-t vagy annak nagyon közeli rokonát. Maga a nyolc blokk hosszúságú címke ezeknek a fehérjéknek az úgynevezett C-terminális végének része, és a létezése segít megmagyarázni, hogy egyes mesterségesen előállított fehérjék miért nem jutnak el oda, ahová menniük kellene, mondja Li.
"Ha egy fehérje legvégének egy kis részét eltávolítja, nem valószínű, hogy megzavarná a fehérje többi részének háromdimenziós szerkezetben való redősödését, de a legtöbb tudós szerint ez rossz, ha egy fehérje nem. menj a felszínre” – mondja Li."De most már tudjuk, hogy a probléma csak egy hibás szállítási jel."
Tekintettel arra, hogy a fehérjék több ezer építőelem hosszúak lehetnek, az utolsó nyolc építőelem nem tűnik túl fontosnak. ButLi részben azért választotta ezt a méretet, mert a természetben előforduló fehérjékről már ismert volt, hogy hasonló méretű biteket használnak a felismeréshez és a jelzésekhez.
"Az immunrendszer hét-kilenc blokk hosszúságúakat használ a vírusfehérjék vagy más immuntriggerek azonosítására" - magyarázza Li.
Ezenkívül a nyolc blokk hosszúságú fehérjeszegmensek lehetséges kombinációinak száma „ésszerű számot” ad a válogatáshoz – körülbelül 25 milliárd – a mai nagy áteresztőképességű technológiákat figyelembe véve. A helyzet megkönnyítése érdekében a Shikano kifejlesztett egy olyan rendszert, amely az elemzés megkezdése előtt elválasztja a búzát a pelyvától – ha a fehérjét a jelölés nem vitte fel a sejtfelszínre, a sejt elpusztult.
"Ha a fehérje a sejtfelszínre került, akkor a sejt mixben volt, és ha a sejt nem volt ott, hogy elemezzük, akkor tudtuk, hogy úgysem akarjuk" - mondja Li.
A lap szerzői Shikano, Coblitz, Sun és Li. A kutatókat a National Institute of General Medical Sciences, a National Institute of Neurological Diseases and Stroke és az American Heart Association finanszírozta.
Az interneten: www.nature.com/ncb/
