Badanie zawęźlonych białek to krok w kierunku nowych antybiotyków, które mogą poradzić sobie z najbardziej opornymi bakteriami. Splątany enzym obecny we wszystkich takich bakteriach analizuje Agata Perlińska z Centrum Nowych Technologii na Uniwersytecie Warszawskim.

Badaczka została wyróżniona przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej w programie stypendialnym START.

Zawęźlone liny wykorzystuje się na przykład przy wspinaczce, ponieważ dostarczają one niezbędnej asekuracji i stabilizacji. Takie struktury jak żeglarska „ósemka” znane są nie tylko w naszym makroświecie. Wytwarza je też natura. Różnorodne białka splątują się w węzły i nie jest to cecha jednego typu białek o określonej funkcji.

Naukowcy od 20 lat pracują nad opisami cząsteczek z różnymi typami węzłów w białkach. W swoich publikacjach Agata Perlińska uaktualniła klasyfikację takich węzłów. Obecnie sprawdza, jak wpływają one na funkcje białek.

Większość węzłów występuje w białkach enzymatycznych. Węzeł pokrywa się z tym miejscem w białku, które jest bardzo aktywne chemicznie. Pojawiają się więc pytania fundamentalne dla biologii strukturalnej: czy zawęźlony region pomaga białku w przeprowadzeniu reakcji? Czy ma on określoną funkcję do spełnienia?

Żeby to wyjaśnić, badaczka wzięła "pod lupę" enzym o nazwie bakteryjna metylotransferaza TrmD. Białko to ma najprostszy i najczęściej spotykany typ węzła.

Jak tłumaczy stypendystka Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, węzły w tych białkach stanowią miejsce zachodzenia reakcji chemicznych. Bioinformatyk ustaliła, że poprzez mutacje w obrębie węzłów można zablokować funkcjonowanie pewnych białek.

„Badania polegały na wprowadzeniu pojedynczych mutacji w różne regiony zawęźlonego białka i obserwacji zmian, jakie dana mutacja ze sobą niesie. Mutacje w obrębie węzła spowodowały obniżenie aktywności biologicznej białka. Szczególnie intrygująca była mutacja, która powodowała zmiany w funkcjonowaniu białka, spowalniając jego aktywność” - opisuje Perlińska.

Światowa Organizacja Zdrowia opublikowała niedawno listę 12 opornych na leki bakterii. Nadano im wysoki priorytet, jako gatunkom wartym prowadzenia szeroko zakrojonych badań.

Wiele opisanych białek zawęźlonych pochodzi z bakterii. Enzym, którego mechanizm funkcjonowania bada wyróżniona doktorantka, jest pod tym względem szczególny. Po pierwsze – jest obecny we wszystkich 12 gatunkach bakterii wskazanych przez Światową Organizację Zdrowia. Istnieje też ludzki odpowiednik, czyli białko o tej samej funkcji, które o dziwo, u nas żadnego węzła nie ma.

"Jest ono zatem doskonałym celem do projektowania leków. Stworzenie cząsteczki blokującej aktywność białka bakteryjnego będzie oznaczało powstanie nowego typu antybiotyków. Prowadzone przeze mnie badania dostarczyły ważnych informacji w zakresie mechanizmu funkcjonowania tego białka, co stanowi niezwykle ważny krok w kierunku znalezienia nowego leku" - mówi Perlińska.

Badania Agaty Perlińskiej dotyczą m.in. grupy białek mitochondrialnych. Powstają one w cytoplazmie i muszą przecisnąć się przez kanał w błonie mitochondrialnej. Podobnie jak większość białek, aby pełnić swoją funkcję musi ono zwinąć się do swojej, mocno upakowanej struktury. Dodatkowo musi zawiązać się węzeł na łańcuchu polipeptydowym – nie w każdym momencie zwijania się jest to możliwe.

Doktorantka ustaliła, że białko najprawdopodobniej zwija się dopiero po przejściu przez błonę. Co więcej, można przypuszczać, że następuje to jeszcze przed utworzeniem się węzła. To odkrycie stanowi podstawę do zaprojektowania pierwszych eksperymentów badających proces zwijania się białek zawęźlających się w warunkach innych niż cytoplazmatyczne.

Źródło: www.naukawpolsce.pap.pl | Karolina Duszczyk