Πρώτη τρισδιάστατη παρατήρηση συμπλεγμάτων πρωτεϊνών στο εσωτερικό των κυττάρων

Ερευνητές συνδυάζοντας γενετική μηχανική, μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης και βιοϋπολογισμούς, κατάφεραν να παρατηρήσουν τρισδιάστατα τους μηχανισμούς πρωτεϊνών μέσα στο εσωτερικό των κυττάρων.

Μέσα από τη μελέτη τους, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιστημονική επιθεώρηση Cell, οι ερευνητές αποκαλύπτουν τα βασικά λειτουργικά χαρακτηριστικά ενός συνόλου πρωτεϊνών που είναι ζωτικής σημασίας για τα ζώα και τα φυτά.

Στη μελέτη τους, οι ερευνητές αναφέρουν ότι έχουν καταφέρει να παρατηρήσουν συμπλέγματα πρωτεϊνών (οι δομές που είναι αρμόδιες για την εκτέλεση των κυτταρικών λειτουργιών), για πρώτη φορά σε ζωντανά κύτταρα και τρισδιάστατα.

Επί του παρόντος, οι βιολόγοι που μελετούν τη λειτουργία των συμπλεγμάτων πρωτεϊνών, απομονώνουν αυτά τα συμπλέγματα σε δοκιμαστικούς σωλήνες, διαχωρισμένα από το κύτταρο, και στη συνέχεια εφαρμόζουν τεχνικές οι οποίες τους επιτρέπουν να παρατηρήσουν την δομή τους μέχρι το ατομικό επίπεδο.

Εναλλακτικά, χρησιμοποιούν τεχνικές που τους επιτρέπουν την ανάλυση αυτών των συμπλεγμάτων εντός του ζωντανού κυττάρου αλλά οι οποίες έχουν σαν αποτέλεσμα την συλλογή ελάχιστων πληροφοριών.

Στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές αναφέρουν ότι κατάφεραν να παρατηρήσουν άμεσα τις δομές των συμπλεγμάτων πρωτεϊνών σε ζωντανά κύτταρα, ενώ αυτά εκτελούν την λειτουργία τους.

«Οι διαθέσιμες τεχνικές είναι εξαιρετικές και μας επιτρέπουν να κάνουμε παρατηρήσεις σε ατομικό επίπεδο, αλλά οι πληροφορίες που παρέχονται είναι περιορισμένες», αναφέρουν οι ερευνητές στη μελέτη τους. «Στη βιολογία, εμείς εξακολουθούμε να μην έχουμε τα εργαλεία για να παρατηρήσουμε τις εσωτερικές λειτουργίες ενός ζωντανού κυττάρου, αλλά η τεχνική που έχουμε αναπτύξει είναι ένα βήμα προς τη σωστή κατεύθυνση και μπορούμε πλέον να δούμε, τρισδιάστατα, το πως τα συμπλέγματα πρωτεϊνών εκτελούν τις λειτουργίες τους».

Η νέα τεχνική συνδυάζει μεθόδους από τη μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης (μια ανακάλυψη η οποία τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ χημείας στο 2014), τη μηχανική των κυττάρων και την υπολογιστική μοντελοποίηση.

Η τεχνική αυτή μας επιτρέπει να παρατηρήσουμε πρωτεϊνικά συμπλέγματα με ακρίβεια 5nm (νανομέτρων), τέσσερις φορές καλύτερα από αυτή που μας προσφέρει η μικροσκοπία υψηλής ανάλυσης, επιτρέποντας στους ερευνητές να εκτελούν μελέτες κυτταρικής βιολογίας, κάτι που προηγουμένως δεν ήταν εφικτό.

Η κατανόηση του πως τα συμπλέγματα πρωτεϊνών εκτελούν τις λειτουργίες τους έχει βιοϊατρικές επιπτώσεις, καθότι μεταβολές στην εσωτερική λειτουργία των κυττάρων μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη ασθενειών.

Με τα ευρήματα της νέας μελέτης στο χέρι, θα είναι δυνατόν να μελετηθούν οι κυτταρικές πρωτεΐνες τόσο σε υγειές κύτταρα όσο και ασθενή. Για παράδειγμα, θα ήταν δυνατό να δούμε το πώς οι ιοί και τα βακτήρια χρησιμοποιούν τα συμπλέγματα πρωτεΐνης κατά τη διάρκεια των μολύνσεων, και επίσης να κατανοήσουμε τα ελαττώματα σε συμπλέγματα που οδηγούν σε ασθένειες με σκοπό τον σχεδιασμό νέων θεραπευτικών στρατηγικών.

Παραπομπές

Andrea Picco, Ibai Irastorza-Azcarate, Tanja Specht, Dominik Böke, Irene Pazos, Anne-Sophie Rivier-Cordey, Damien P, Marko, Oriol Gallego. The In Vivo Architecture of the Exocyst Provides Structural Basis for Exocytosis. Cell (2017). DOI: 10.1016/j.cell.2017.01.004

ΑΝΔΡΕΑΣ ΓΡΗΓΟΡΙΟΥ

Παιδί της επιστήμης και της τεχνολογίας, παρέα με ένα γάτο κοιτάζει το σύμπαν και θέτει ερωτήσεις

You may also like...

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *