Ο πρώτος Περιοδικός Πίνακας των Πρωτεϊνών

Οι πρωτεΐνες έχουν αστείρευτη ποικιλία μεγεθών και σχημάτων  

Επιστήμονες στη Βρετανία παρουσίασαν τον πρώτο Περιοδικό Πίνακα Συμπλεγμάτων Πρωτεϊνών, γεγονός που θα επιτρέψει στους ερευνητές όλου του κόσμου να κατανοήσουν και να προβλέψουν καλύτερα με ποιους τρόπους οι πρωτεΐνες συνδυάζονται για να κινήσουν τις βιολογικές διαδικασίες.

Η δημιουργία του Πίνακα είναι έργο μιας διεπιστημονικής ομάδας (βιολόγων, φυσικών, χημικών κ.α.) με επικεφαλής τον Σεμπάστιαν 'Ανερτ του Εργαστηρίου Κάβεντις του Πανεπιστημίου Κέμπριτζ και τη Σάρα Τάιχμαν του ερευνητικού ινστιτούτου Wellcome Trust Sanger Institute.

Ο Πίνακας -κατά το πρότυπο του Περιοδικού Πίνακα των χημικών στοιχείων- αποκαλύπτει την τεράστια ποικιλία των σχημάτων που μπορούν να πάρουν οι πρωτεΐνες στη φύση, ενώ βοηθά τους επιστήμονες να προβλέψουν ποιες άλλες πρωτεΐνες μπορούν να ανακαλυφθούν μελλοντικά και ποιες νέες δομικές μορφές θα μπορούσαν να πάρουν μέσω ανθρώπινης παρέμβασης.

Σχεδόν όλες οι βιολογικές διαδικασίες εξαρτώνται από την αλληλεπίδραση των πρωτεϊνών και τη «συναρμολόγησή» τους σε συνεχώς νέα συμπλέγματα. Πολλές ασθένειες οφείλονται σε προβλήματα στη δημιουργία αυτών των πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων. Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμα κατανοήσει πλήρως αυτές τις πολύπλοκες διαδικασίες, αλλά ο νέος Πίνακας θα τους βοηθήσει να βάλουν μια τάξη στον χαοτικό κόσμο των πρωτεϊνών.

Ο «χορός» των πρωτεϊνών, που φτιάχνουν συνεχώς διαφορετικά συμπλέγματα, βασίζεται σε ορισμένα βασικά βήματα, πράγμα που -με την πρόσθετη βοήθεια της οπτικοποίησης χάρη στον νέο Πίνακα- θα επιτρέψει στους επιστήμονες να φωτίσουν καλύτερα την όλη διαδικασία.

«Φέρνουμε επιτέλους τάξη στον μπερδεμένο κόσμο των συμπλεγμάτων πρωτεϊνών», δήλωσε ο 'Ανερτ. «Οι πρωτεΐνες, μέσα από αρκετές επαναλήψεις των ίδιων απλών βημάτων, προσθέτουν όλο και περισσότερα επίπεδα πολυπλοκότητας, με τελικό αποτέλεσμα μια τεράστια ποικιλία δομών. Αυτό που κάναμε, είναι μία ταξινόμηση με βάση τις υποκείμενες βασικές αρχές, έτσι ώστε να βοηθήσουμε τους ανθρώπους να βγάλουν άκρη με όλη αυτή την πολυπλοκότητα», πρόσθεσε.

Το άρθρο στο επιστημονικό περιοδικό «Science» εδώ

Ξε-βράζοντας βραστά αβγά...

Εντάξει, δεν κατάφεραν ακριβώς να μετατρέψουν μια ομελέτα σε νωπά αβγά, πλησίασαν όμως ένα βήμα πιο κοντά : ερευνητές στις ΗΠΑ και την Αυστραλία μπορούν να επαναφέρουν πρωτεΐνες του βραστού αβγού στην αρχική, ρευστή τους κατάσταση, και υποστηρίζουν μάλιστα ότι η μέθοδός τους θα μπορούσε να έχει σημαντικές εφαρμογές στη βιομηχανία.

Το αβγό έχει μεγάλη περιεκτικότητα σε πρωτεΐνες, μεγάλα μόρια σαν αλυσίδες που διπλώνονται γύρω από τον εαυτό τους και παίρνουν περίπλοκα, προκαθορισμένα σχήματα σε τρεις διαστάσεις.

Οι περισσότερες πρωτεΐνες είναι ευαίσθητες στη θερμότητα, η οποία μπορεί να διαταράξει τους χημικούς δεσμούς που σταθεροποιούν την τρισδιάστατη δομή τους. Οι πρωτεΐνες τότε αποδιατάσσονται, ή «μετουσιώνονται», χάνουν δηλαδή το αρχικό τους σχήμα. Με λίγα λεπτά μαγείρεμα, οι πρωτεΐνες του αβγού τελικά ενώνονται και σχηματίζουν την ενιαία μάζα που ονομάζουμε σφιχτό αβγό.

«Ναι, καταφέραμε να ξε-βράσουμε ένα αβγό κότας» λέει τώρα ο Γκρέγκορι Ουάις, καθηγητής Χημείας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Άιρβινγκ.

«Στη δημοσίευσή μας, περιγράφουμε μια συσκευή που διαχωρίζει τις αποδιαταγμένες πρωτεΐνες και τους επιτρέπει να διπλωθούν εκ νέου (στο αρχικό τους σχήμα). Ξεκινήσαμε με ασπράδια που είχαμε βράσει για 20 λεπτά και καταφέραμε να επαναφέρουμε μια βασική πρωτεΐνη του αβγού στη λειτουργική της κατάσταση» αναφέρει ο ερευνητής.

Η μελέτη, η οποία δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση ChemBioChem, αφορά την πρωτεΐνη λυσοζύμη, ένα διάφανο συστατικό του αβγού.

Στο πρώτο βήμα της διαδικασίας, οι ερευνητές πρόσθεσαν στα βραστά ασπράδια μια ουσία που βασίζεται στην ουρία, η οποία σπάει τους δεσμούς των πρωτεϊνών και υγροποιεί το στερεοποιημένο υλικό. Σε μικροσκοπικό επίπεδο, όμως, οι πρωτεΐνες παρέμεναν σβολιασμένες.

Στο επόμενο στάδιο, τα υγροποιημένα βραστά ασπράδια ανακινήθηκαν βίαια σε μια «συσκευή δίνης» που σχεδίασαν οι ίδιοι οι ερευνητές. Οι μηχανικές τάσεις που αναπτύχθηκαν ανάγκασαν τις πρωτεΐνες να επανέλθουν στην αρχική τους μορφή.

Η αλήθεια είναι ότι η επαναφορά της λυσοζύμης στην αρχική της κατάσταση είναι δυνατή και με άλλες, χημικές μεθόδους, ωστόσο ο Δρ Ουάις επισημαίνει ότι η τεχνική της ομάδας του είναι απλούστερη, φθηνότερη και 100 φορές ταχύτερη.

«Η μέθοδος αυτή [...] θα μπορούσε να μεταμορφώσει τη βιομηχανική και ερευνητική παραγωγή πρωτεϊνών» γράφει η ερευνητική ομάδα. Η τεχνική θα μπορούσε να εφαρμοστεί για την ανάκτηση πολύτιμων πρωτεϊνών που μέχρι σήμερα θεωρούνται άχρηστες επειδή έχουν χάσει το σχήμα τους.

Για παράδειγμα, ορισμένα αντισώματα που χρησιμοποιούνται κατά του καρκίνου είναι δύσκολο να παραχθούν με τη συμβατική μέθοδο των γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων, καθώς έχουν την τάση να αποδιατάσσονται και να αχρηστεύονται.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι φαρμακοβιομηχανίες είναι αναγκασμένες να παράγουν τα αντισώματα σε καλλιέργειες κυττάρων από ωοθήκες χάμστερ. Η χρήση αυτού του μέσου περιορίζει το πρόβλημα, είναι όμως δαπανηρή και χρονοβόρα.

Η νέα τεχνική επαναφοράς των πρωτεϊνών, λένε οι ερευνητές, θα επέτρεπε την ανάκτηση και αξιοποίηση αντισωμάτων που παράγονται από φθηνά βακτήρια.

Σημαντικά οφέλη θα μπορούσαν να έχουν και άλλοι βιομηχανικοί χρήστες πρωτεϊνών, όπως οι τυροκόμοι και οι γεωργοί.

Ελπίζοντας ότι η μέθοδος θα έχει ευρείες εφαρμογές στη βιομηχανία, το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια έχει ήδη καταθέσει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.

Πηγή : in.gr

Άγνωστη ως σήμερα πρωτεΐνη μεγαλώνει τους μυς μετά την άσκηση

Μια πρωτεΐνη που προκαλεί υπερτροφία των μυών έπειτα από την άσκηση με βάρη απομονώθηκε από ερευνητές έγκριτων αμερικανικών ιδρυμάτων, τα οποία ελπίζουν τώρα να την αξιοποιήσουν κατά της απώλειας μυϊκής μάζας σε καρκινοπαθείς και κατάκοιτους ασθενείς. Εφόσον όμως επιβεβαιωθούν τα ευρήματα της μελέτης, η πρωτεΐνη θα μπορούσε ενδεχομένως να χρησιμοποιηθεί και για ντοπάρισμα.

Γενετικές παρεμβάσεις σχεδιασμένες να ανεβάζουν τα επίπεδα της πρωτεΐνης οδήγησαν σε αύξηση του μεγέθους και της δύναμης των μυών, αναφέρουν στην επιθεώρηση Cell ερευνητές του Ινστιτούτου Καρκίνου Dana-Farber, του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ και της Κλινικής Mayo.

Η πρωτεΐνη, με την ονομασία PGC-1 α-4, ανιχνεύεται στους σκελετικούς μυς τόσο των τρωκτικών όσο και των ανθρώπων, διαπίστωσε η ερευνητική ομάδα.

Το εντυπωσιακό είναι ότι η PGC-1 α-4 είναι σχεδόν πανομοιότυπη με μια άλλη πρωτεΐνη, την PGC-1 α, η οποία είναι γνωστό ότι αυξάνει την αντοχή έπειτα από αερόβια άσκηση.

 "Είναι εντυπωσιακό το γεγονός ότι δύο πρωτεΐνες που προέρχονται από το ίδιο γονίδιο ρυθμίζουν τις επιδράσεις και των δύο τύπων άσκησης - της άσκησης αντίστασης με βάρη και της αερόβιας άσκησης" σχολίασε ο Χόρχε Ρούας, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.

 "Θα ήταν συναρπαστικό να βρίσκαμε τρόπο να αυξήσουμε τα επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης" πρόσθεσε ο Ρούας, ο οποίος εργαζόταν στο Ινστιτούτο Dana-Farber κατά τη διάρκεια της μελέτης αλλά έχει πλέον μεταφερθεί στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Σουηδίας.

Η επίδραση της PGC-1 α-4 στους μυς διαπιστώθηκε με μια ποικιλία πειραμάτων.

Σε ένα από αυτά, γενετικά τροποποιημένοι ιοί χρησιμοποιήθηκαν ως φορείς για την εισαγωγή του γονιδίου της πρωτεΐνης στα πόδια ποντικών. Μερικές μέρες αργότερα, οι μυϊκές τους ίνες ήταν 60% μεγαλύτερες σε σχέση με την ομάδα ελέγχου.

Σε ένα άλλο πείραμα, ποντίκια που είχαν τροποποιηθεί γενετικά ώστε να παράγουν αυξημένα επίπεδα της PGC-1 α-4 αύξησε κατά 20% τόσο τη μυϊκή δύναμη όσο και την αντοχή. Επιπλέον, τα πειραματόζωα αυτά είχαν μειωμένο ποσοστό σωματικού λίπους σε σχέση με την ομάδα ελέγχου.

Οι ερευνητές μπόρεσαν επίσης να διαλευκάνουν το μηχανισμό δράσης της πρωτεΐνης, ο οποίος είναι διπλός: Από τη μία η PGC-1 α-4 αυξάνει τη δραστηριότητα μιας άλλης πρωτεΐνης (IGF1) που είναι γνωστό ότι προάγει την αύξηση των μυών. Από την άλλη, καταστέλλει τη δράση της πρωτεΐνης μυοστατίνης, η οποία λειτουργεί σαν φρένο στην αύξηση των μυών.

Η ερευνητική ομάδα ελπίζει τώρα ότι η ανακάλυψη θα ωφελήσει τους καρκινοπαθείς που παρουσιάζουν μεγάλη απώλεια μυϊκής μάζας - ήδη, τα πρώτα πειράματα σε ποντίκια δίνουν ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Επιπλέον, η νέα πρωτεΐνη θα μπορούσε να περιορίζει τις απώλειες μυϊκής μάζας σε κατάκοιτους ή ηλικιωμένους ασθενείς.

Ο χρόνος θα δείξει αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την αύξηση των αθλητικών επιδόσεων.

Πηγή : in.gr