Νέα στοιχεία για τον ρόλο της πρωτεΐνης της μακροζωίας

Πηγή σχήματος: Yale University  

Είναι ήδη γνωστό ότι η πρωτεΐνη Κλωθώ παίζει καθοριστικό ρόλο στην ρύθμιση της μακροζωίας και του μεταβολισμού. Αμερικανοί ερευνητές τώρα αποκαλύπτουν την τρισδιάστατη δομή της β-Κλωθούς, φωτίζοντας έτσι τον περίπλοκο μηχανισμό της και τις θεραπευτικές της δυνατότητες.

Σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύεται στο Nature, τα νέα στοιχεία ενδεχομένως να αλλάξουν πολλές θεραπείες που αφορούν στη διαχείριση παθήσεων, όπως ο διαβήτης, η παχυσαρκία και διάφορες μορφές καρκίνου.

Η Κλωθώ, που έχει πάρει το όνομά της από την πρώτη από τις τρεις Μοίρες (τις δυνάμεις που σύμφωνα με την ελληνική μυθολογία ευθύνονται για τα καλά και τα κακά της ζωής κάθε θνητού από τη γέννηση μέχρι τον θάνατό του) είναι μια οικογένεια δύο υποδοχέων-πρωτεϊνών στην επιφάνεια των κυττάρων συγκεκριμένων ιστών. Οι πρωτεΐνες προσδένονται σε μια οικογένεια ορμονών, τις ενδοκρινικές FGFs, που ρυθμίζουν καίριας σημασίας μεταβολικές διαδικασίες στο ήπαρ, τους νεφρούς και τον εγκέφαλο, μεταξύ άλλων οργάνων.

Για να κατανοήσουν καλύτερα τη δράση της β-Κλωθούς, οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Γέιλ, χρησιμοποίησαν κρυσταλλογραφία, μια τεχνική υψηλής ευκρίνειας για να μελετήσουν την τρισδιάστατη δομή των πρωτεϊνών αυτών.

Οι ειδικοί παρατήρησαν ότι, η β-Κλωθώ είναι ο κύριος υποδοχέας που προσδένεται στην FGF21, την ορμόνη που παράγεται σε συνθήκες πείνας. Όταν προσδένεται στην β-Κλωθώ η FGF21 διεγείρει την ευαισθησία στην ινσουλίνη και τον μεταβολισμό της γλυκόζης, προκαλώντας απώλεια βάρους. Η νέα αυτή πληροφορία για τη σχέση β-Κλωθούς και FGF21 μπορεί να συντελέσει στην ανάπτυξη θεραπειών για τον διαβήτη τύπου 2 στα παχύσαρκα άτομα.

Επίσης, η μελέτη έδειξε ότι ένα σχετικό ένζυμο, η γλυκοσιδάση, που διασπά τα σάκχαρα, εξελίχθηκε σε υποδοχέα μιας ορμόνης που μειώνει το σάκχαρο του αίματος.

Στόχος των ερευνητών είναι να παράγουν εργαστηριακά καλύτερες ορμόνες και αναστολείς, να κάνουν πειραματικές μελέτες και τελικά να σχεδιάσουν κλινικές δομικές που μακροπρόθεσμα θα οδηγήσουν σε αποτελεσματικότερες θεραπείες σοβαρών παθήσεων, όπως ο καρκίνος του ήπατος και τα οστικά προβλήματα, μεταξύ άλλων. 

Πηγή : health.in.gr

Πρωτεΐνη βρέθηκε να αψηφά δόγμα της Βιολογίας

Μια ασυνήθιστη πρωτεΐνη που υπάρχει στους περισσότερους οργανισμούς, από τον άνθρωπο μέχρι τη μαγιά, πηγαίνει κόντρα σε ένα βασικό δόγμα της μοριακής βιολογίας, καθώς δείχνει ότι οι πρωτεΐνες των κυττάρων μπορούν να συναρμολογούνται χωρίς οδηγίες από το γενετικό υλικό.

«Η αναπάντεχη αυτή ανακάλυψη δείχνει πόσο ατελής παραμένει η κατανόηση της βιολογίας» σχολιάζει ο Πίτερ Σεν, μεταδιδακτορικός ερευνητής του Πανεπιστημίου της Γιούτα και πρώτος συγγραφέας της δημοσίευσης στο περιοδικό Science και συνεχίζει «Η φύση μπορεί να κάνει περισσότερα από ό,τι συνειδητοποιούσαμε».
Γραμμή παραγωγής

Τα κύτταρα λειτουργούν σαν μεγάλα εργοστάσια, στα οποία το DNA δίνει οδηγίες για την κατασκευή πρωτεϊνών - μεγάλων μορίων που αναλαμβάνουν στη συνέχεια τις περισσότερες λειτουργίες της κυτταρικής μηχανής.

Οι πρωτεΐνες είναι ουσιαστικά μακριές αλυσίδες από μόρια που ονομάζονται αμινοξέα. Για να συναρμολογηθεί αυτή η αλυσίδα, οι γενετικές οδηγίες διαβιβάζονται στα ριβοσώματα, γραμμές παραγωγής που αναλαμβάνουν να ενώσουν στην κατάλληλη σειρά τα κατάλληλα αμινοξέα.
Η πρωτεΐνη Rqc2 διαψεύδει τώρα αυτόν τον κανόνα, αφού μπορεί να συνδέει αμινοξέα χωρίς να λαμβάνει οδηγίες από το DNA ή από τον αγγελιοφόρο του, το λεγόμενο mRNA.

Ποιοτικός έλεγχος

Παραμένει ωστόσο ασαφές σε τι αποσκοπεί η παρέμβαση της Rqc2. Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι η ουρά αλανίνης και θρεονίνης λειτουργεί σαν ταμπέλα που λέει ότι η ελαττωματική πρωτεΐνη πρέπει να καταστραφεί. Μια άλλη εξήγηση είναι ότι η προσθήκη της ουράς είναι μέρος ενός τεστ για τη σωστή λειτουργία του ριβοσώματος.

Χρειάστηκε όμως εκτεταμένη βιοχημική ανάλυση για να επιβεβαιωθούν οι τραβηγμένες υποψίες. Κλειδί ήταν η διαπίστωση ότι το σύμπλοκο του ριβοσώματος και της Rqc2 μπορεί να συνδέεται με μόρια tRNA, τα οποία φέρνουν αμινοξέα στη γραμμή παραγωγής. Στη συγκεκριμένη περίπτωση τα μόνα tRNA που συνδέονται στο σύμπλοκο είναι αυτά που μεταφέρουν αλανίνη και θρεονίνη. Επιπλέον, οι ερευνητές είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης να προστίθενται στις ελαττωματικές πρωτεΐνες.

Θα είναι σίγουρα μια δύσκολη δουλειά, αφού το εργοστάσιο των κυττάρων αποδεικνύεται πιο περίπλοκο από ό,τι νομίζαμε.
H Rqc2, η οποία φαίνεται ότι υπάρχει σε πολλούς ή και σε όλους τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, αποτελεί μέρος του «συμπλόκου ελέγχου ποιότητας», μιας μεγάλης δομής που συνδέεται στα ριβοσώματα και ελέγχει αν η παραγωγή προχωρά ομαλά.

Στην περίπτωση προβλήματος, ολόκληρο το ριβόσωμα αποσυναρμολογείται, οι οδηγίες του DNA διαγράφονται, και η ελαττωματική πρωτεΐνη οδηγείται προς καταστροφή.

Η πρωτεΐνη Rqc2 έχει ασυνήθιστο ρόλο σε αυτή τη διαδικασία. Πριν σταλεί για ανακύκλωση η ελαττωματική πρωτεΐνη, η Rqc2 λέει στο ριβόσωμα να προσθέσει μια μακριά «ουρά» από τα αμινοξέα αλανίνη και θρεονίνη, συνδεδεμένα σε τυχαία σειρά.

Το γεγονός ότι μια πρωτεΐνη επεμβαίνει στην αλληλουχία μιας άλλης πρωτεΐνης παραβιάζει το δόγμα της μοριακής βιολογίας για τη ροή της πληροφορίας στα κύτταρα.

Το ενδιαφέρον στοιχείο είναι ότι οι διαδικασίες αυτές - η ανακύκλωση ελαττωματικών πρωτεϊνών και ο έλεγχος του ριβοσώματος- ενδέχεται να είναι προβληματικές σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ και η μυατροφική πλάγια σκλήρυνση.

 «Υπάρχουν πολλές ενδιαφέρουσες εφαρμογές αυτής της μελέτης και καμία από αυτές δεν θα είχε καταστεί εφικτή αν δεν ακολουθούσαμε την περιέργειά μας» λέει ο Ον Μπράντμαν του Πανεπιστημίου Στάνφορντ, μέλος της ερευνητικής ομάδας.

Οι ερευνητές αποφάσισαν να εξετάσουν το ασυνήθιστο φαινόμενο όταν είδαν τις ουρές αλανίνης και θρεονίνης σε κατεψυγμένα κύτταρα που εξετάζονταν στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

Επόμενο βήμα για τους ερευνητές είναι να προσδιορίσουν σε ποιους οργανισμούς εφαρμόζεται αυτή η διαδικασία και, το κυριότερο, τι συμβαίνει στο κύτταρο όταν η Rqc2 παύει να λειτουργεί.

Δείτε τη δημοσίευση στο περιοδικό Science εδώ

Πηγή : in.gr

Εντοπίστηκε η πρωτεΐνη-κλειδί του στρες

Το μόριο του στρες και πιθανώς της κατάθλιψης εντόπισαν στον εγκέφαλο ερευνητές. Πρόκειται για τον πρωτεϊνικό υποδοχέα CRF1 ο οποίος έχει την έδρα του στην υπόφυση του εγκεφάλου -μια περιοχή που είναι γνωστό ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην εμφάνιση του άγχους καθώς εκλύει χημικά του στρες στην κυκλοφορία του αίματος - και είναι υπεύθυνος για την παρατεταμένη παραγωγή ορμονών που προκαλούν άγχος και πιθανώς κατάθλιψη. 

Με χρήση πανίσχυρου μηχανήματος ακτίνων Χ 

Παρότι οι επιστήμονες γνώριζαν επί μακρόν τον ρόλο της υπόφυσης στο στρες δεν είχαν εντοπίσει ποια πρωτεΐνη της είναι η "ένοχη" για την παρατεταμένη έκλυση ορμονών του στρες. Τώρα, για πρώτη φορά ειδικοί της φαρμακευτικής εταιρείας Heptares Therapeutics με χρήση ενός από τα πιο ισχυρά μηχανήματα ακτίνων Χ στον κόσμο, κατάφεραν να αποκαλύψουν τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη.

Όπως αναφέρουν με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση Νature χρησιμοποίησαν τον επιταχυντή σωματιδίων Diamond Light Source στο Οξφορντσάιρ προκειμένου να κατανοήσουν τη δομή της CRF1. Οι ισχυρές ακτίνες του επιταχυντή "φώτισαν" την πρωτεΐνη αποκαλύπτοντας μάλιστα και μια "αχίλλειο πτέρνα" της η οποία μπορεί να αποτελέσει στόχο νέων θεραπειών, όπως αναφέρεται σε σχετικό δημοσίευμα της βρετανικής εφημερίδας Sunday Times. 

Προς θεραπείες για στρες και κατάθλιψη

Οι ειδικοί ευελπιστούν ότι η νέα γνώση θα οδηγήσει στον σχεδιασμό μικρών φαρμακευτικών μορίων τα οποία θα στοχεύουν τη… ρωγμή της πρωτεΐνης και θα θεραπεύουν το άγχος και την κατάθλιψη. 

Μιλώντας στη βρετανική εφημερίδα η επικεφαλής του επιστημονικού τμήματος της Heptares Therapeutics Δρ Φιόνα Μάρσαλ ανέφερε ότι «γνωρίζοντας πλέον το σχήμα της πρωτεΐνης θα μπορούμε να σχεδιάσουμε ένα μόριο το οποίο θα ‘κλειδώνει’ στο… αδύναμο σημείο της CRF1 και θα την απενεργοποιεί βάζοντας έτσι ένα τέλος στο βιοχημικό ντόμινο που οδηγεί στο στρες».

Η CRF1 εντοπίζεται στις εξωτερικές μεμβράνες των κυττάρων της υπόφυσης και ανιχνεύει τα μόρια του στρες τα οποία εκλύονται από τον υποθάλαμο – περιοχή του εγκεφάλου που παράγει ορμόνες οι οποίες ελέγχουν μεταξύ άλλων τη θερμοκρασία του σώματος, την πείνα και τη διάθεση. Όταν ανιχνεύσει κάποιο τέτοιο μόριο οδηγεί το κύτταρο στην έκλυση ορμονών που οδηγούν στο στρες. 

Και έρευνα για τον διαβήτη 

Η ερευνητική ομάδα σκοπεύει επίσης να χρησιμοποιήσει την ίδια ερευνητική μέθοδο προκειμένου να αναλύσει μόρια που εμπλέκονται στον διαβήτη τύπου 2 με απώτερο στόχο τη μελλοντική ανάπτυξη ενός φαρμάκου που θα λαμβάνεται από το στόμα και θα καταργήσει τις ενέσεις ινσουλίνης.

Πηγή : ΒήμαScience