Μοριακός ανιχνευτής χαρτογραφεί τη λανθασμένη κατάσταση στο Πρωτέωμα σε ζωντανά κύτταρα

Μοριακός ανιχνευτής χαρτογραφεί τη λανθασμένη κατάσταση στο Πρωτέωμα σε ζωντανά κύτταρα
Credit: image Wiley

Η κατάσταση αναδίπλωσης των πρωτεϊνών σε ζωντανά κύτταρα αντανακλά συχνά τη γενική υγεία του κυττάρου. Αυστραλοί επιστήμονες έχουν αναπτύξει έναν μοριακό ανιχνευτή ιχνηλάτη που αντιλαμβάνεται την κατάσταση στο Πρωτέωμα, δηλαδή ολόκληρο το σύνολο των πρωτεϊνών, μετρώντας την πολικότητα του πρωτεϊνικού περιβάλλοντος. Το σήμα φθορισμού του ανιχνευτή ποσοτικοποιεί το ξεδίπλωμα και τη χρωματική μετατόπιση, και συνάμα χαρτογραφεί τις κυτταρικές περιοχές με αυξημένη αναδιάταξη, αναφέρει η μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Angewandte Chemie.

Όταν τα κύτταρα ζωντανεύουν, οι μηχανισμοί πρωτεϊνοσύνθεσης, διόρθωσης και αναδίπλωσης τίθενται εκτός ισορροπίας. Οι λανθασμένες πρωτεΐνες παραμένουν κολλημένες, εμφανίζοντας αυξημένη αποικοδόμηση, αδρανείς πρωτεΐνες και συσσωματώματα πρωτεϊνικών συντριμμάτων για το σχηματισμό κόκκων και συμπυκνωμάτων στο κυτταρόπλασμα.

Αυτά τα συσσωματώματα παίζουν σημαντικό ρόλο στις νευροεκφυλιστικές ασθένειες και τον καρκίνο. Ένας κινητήριος παράγοντας για τη συσσωμάτωση λανθασμένων πρωτεϊνών φαίνεται να είναι η πολικότητα και διανομή στην περιοχή που βρίσκονται. Ο Yuning Hong και οι συνάδελφοί του στο πανεπιστήμιο La Trobe της Μελβούρνης και στο Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης της Αυστραλίας έχουν σχεδιάσει έναν φωτογενή φθοριογόνο ανιχνευτή για την παρακολούθηση της συσσωμάτωσης πρωτεϊνών με μεγαλύτερη λεπτομέρεια.

Και πιο συγκεκριμένα, ο ανιχνευτής αισθάνεται τις λανθασμένες διπλωμένες πρωτεΐνες. Οι σωστά διπλωμένες πρωτεΐνες συχνά σταθεροποιούνται με γέφυρες που κατασκευάζονται από το αμινοξύ κυστεΐνη. Αυτές οι γέφυρες είναι συνήθως βαθιά θαμμένες, ενώ οι λανθασμένες πτυχωμένες πρωτεΐνες εκθέτουν τα υπολείμματα κυστεΐνης στην επιφάνεια. Όταν ο ανιχνευτής δεσμεύεται με την κυστεΐνη που εκτίθεται από μια λανθασμένη πτυχή πρωτεϊνικής αλυσίδας, ενεργοποιείται ο φθορισμός, μας εξηγούν οι ερευνητές της μελέτης.

Επίσης πέραν των προαναφερόμενων, ο ανιχνευτής έχει την ικανότητα να αξιολογεί την πολικότητα. Τα πολικά περιβάλλοντα υποδηλώνουν μια μη ισορροπημένη ηλεκτρονική κατανομή, η οποία μπορεί να μετρηθεί με τη διηλεκτρική σταθερά. Για να μετρηθεί αυτή η παράμετρος, οι ερευνητές πρόσθεσαν μια “push-pull” ηλεκτρονική χημική ομάδα στον φθοριογόνο καθετήρα. Παρατήρησαν ότι, σε πολικές λύσεις με υψηλή διηλεκτρική σταθερά, ο φθορισμογόνος ανιχνευτής που ονομάζεται NTPAN-MI εκπέμπει το σήμα φθορισμού του με μετατόπιση χρώματος. Αυτή η αλλαγή χρώματος λειτουργεί κάπως σαν τον “χαμαιλέοντα” υποδηλώνοντας έτσι μια αλλαγή στην πολικότητα.

Οι συγγραφείς εξέτασαν τον ανιχνευτή NTPAN-MI σε μια ανθρώπινη κυτταρική γραμμή, την οποία τόνισαν προσθέτοντας φάρμακα που παρεμβαίνουν στη σύνθεση πρωτεϊνών και στην αναδίπλωση. Οι επιστήμονες παρατήρησαν τον φυσιολογικό φθορισμό σε κύτταρα που δεν υπέστησαν αγωγή, επίσης έπραξαν το ίδιο όμως με έντονο φθορισμό όταν ξετυλίγονται ή δημιουργούνται λανθασμένες πρωτεΐνες που συσσωρεύονται σε κύτταρα που έχουν υποβληθεί σε αγωγή με τοξίνες ή έχουν μολυνθεί από τον ιό.

Επιπλέον, η μετατόπιση χρώματος σηματοδότησε την πολικότητα του περιβάλλοντος και συνεπώς την κατάσταση στο Πρωτέωμα κάθε κυτταρικού διαμερίσματος. Οι ερευνητές ανέφεραν ότι απεικόνισαν το “ξεδιπλωμένο φορτίο πρωτεϊνών” στον πυρήνα για πρώτη φορά. Οι προηγούμενες μέθοδοι θα μπορούσαν μόνο να μετρήσουν τις μη ξεδιπλωμένες πρωτεΐνες στο κυτταρόπλασμα.

Με τους δύο αισθητήριους τρόπους μέτρησης και την πολικότητα του πρωτεϊνικού περιβάλλοντος, ο ανιχνευτής NTPAN-MI παρέχει μια ευκρινέστερη εικόνα των αποκρίσεων στρες των ζωντανών κυττάρων από ό, τι μπορεί να επιτευχθεί μόνο με μονομερείς ανιχνευτές ή με διαφορετικές μεθόδους. Οι συγγραφείς της έρευνας επισημαίνουν ότι η μέθοδος τους θα επέτρεπε στους επιστήμονες να αποκτήσουν ακριβέστερη γνώση της αλληλεπίδρασης των κυτταρικών συστατικών ως απάντηση στο στρες.

Προηγούμενο άρθροΔιακοπές με σκάφος χειμώνα, καλοκαίρι με την παρέα
Επόμενο άρθροSchizm: Mysterious Journey. Θα κάψεις τον εγκέφαλο σου
Στέλιος Θεοδωρίδης
Κατά γενική ομολογία θεωρούμε ξεγραμμένος ή πιο σωστά αποτυχημένος, αφού δεν κατόρθωσα να γίνω τρανός και σπουδαίος μέσα στην κοινωνία. Για εμένα δεν υπάρχουν διλήμματα, γιατί ξέρω τι θέλω και τι αναζητώ στη ζωή μου. Από μικρός έπαψα να συμβιβάζομαι και άρχισα να αγωνίζομαι. Το Μοναδικό μου εργαλείο είναι το γράψιμο και η ουδέτερη σκέψη μου.
ΚΟΙΝΟΠΟΙΗΣΗ