27 Δεκ
Είναι ευρέως γνωστό ότι το σώμα μας είναι ένα πολύπλοκο “μηχάνημα” που αποτελείται από δισεκατομμύρια κύτταρα. Το κύτταρο* είναι η θεμελιώδης μονάδα της ζωής και τα κύτταρα του ανθρώπινου οργανισμού είναι εξαιρετικά ελεγχόμενοι χώροι που βασίζονται στο γεγονός ότι κάθε πρωτεΐνη βρίσκεται στη σωστή της θέση. Πολλές ασθένειες, όπως οι καρκίνοι και οι νευροεκφυλιστικές διαταραχές, σχετίζονται με πρωτεΐνες που έχουν εγκατασταθεί σε λάθος σημείο. Σε ορισμένους καρκίνους, για παράδειγμα, μια πρωτεΐνη – που κανονικά παρακολουθεί το DNA που αντιγράφεται στον πυρήνα του κυττάρου – απομακρύνεται από το DNA που προορίζεται να παρακολουθήσει, αφήνοντας το πεδίο ελεύθερο και απροστάτευτο επιτρέποντας έτσι σε αυτούς τους καρκίνους να αναπτυχθούν.
Μία νέα μέθοδος, που δημοσιεύθηκε στο Nature (18 Σεπτεμβρίου 2024), αναπτύχθηκε από τον Steven Banik, επίκουρο καθηγητή Χημείας (School of Humanities and Sciences) και μελετητή του Ινστιτούτου στο Sarafan ChEM-H στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ και τους συνεργάτες του. Με αυτή τη μέθοδο αναγκάζουν τις περιπλανώμενες πρωτεΐνες να επιστρέψουν στη σωστή τους θέση, στο σπίτι τους σαν να λέμε, μέσα στα κύτταρα. Για να πετύχουν αυτή τη μετεγκατάσταση ενεργοποιούνται “λεωφορεία” για να βοηθήσουν στη μετακίνηση των πρωτεϊνών σε διαφορετικά μέρη του κυττάρου.
Αυτή η επιστημονική ομάδα έχει επινοήσει μια νέα κατηγορία μορίων που ονομάζονται “Στοχευμένα Μόρια Ενεργοποίησης της Επανατοποθέτησης” (Targeted Relocalization Activating Molecules ή TRAM) τα οποία πείθουν αυτά τα φυσικά λεωφορεία να μεταφέρουν διαφορετικό φορτίο –όπως οι πρωτεΐνες που εξάγονται από τον πυρήνα σε ορισμένους καρκίνους– κατά μήκος της διαδρομής. Αυτή η στρατηγική θα μπορούσε να οδηγήσει σε ένα θεραπευτικό μέσο για τη διόρθωση της λανθασμένης θέσης των πρωτεϊνών που σχετίζονται με ασθένειες, καθώς και για τη δημιουργία νέων λειτουργιών στα κύτταρα.
Λεωφορεία και επιβάτες μέσα στα κύτταρα μας. Τα κύτταρά μας περιέχουν πολλά διαμερίσματα, όπως τον πυρήνα – το ασφαλές σπίτι του DNA – ή τα μιτοχόνδρια, όπου παράγεται ενέργεια. Ανάμεσα σε όλα αυτά τα διαμερίσματα βρίσκεται το κυτταρόπλασμα. Οι πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες για όλα τα είδη των ενεργειών – οικοδόμηση και διάσπαση μορίων, συστολή μυών, αποστολή σημάτων – αλλά για να λειτουργήσουν σωστά πρέπει να κάνουν τις αντίστοιχες ενέργειές τους στο σωστό μέρος.
«Τα κύτταρα είναι πραγματικά πολυσύχναστα μέρη», είπε ο Banik. «Οι πρωτεΐνες συρρέουν μέσα από το πλήθος που περνάει από όλα τα είδη άλλων μορίων όπως το RNA, τα λιπίδια, ή άλλες πρωτεΐνες. Έτσι, η λειτουργία μιας πρωτεΐνης περιορίζεται από αυτό που μπορεί να κάνει και από την εγγύτητά της με άλλα μόρια».
Μερικές φορές οι ασθένειες εκμεταλλεύονται αυτή την ανάγκη για εγγύτητα μεταλλάσσοντας εκείνες τις πρωτεΐνες οι οποίες σε διαφορετικές συνθήκες θα μπορούσαν να προστατεύσουν ένα κύτταρο από βλάβη. Αυτού του είδους οι μεταλλάξεις είναι σαν να βάζεις λάθος διεύθυνση σε ένα πακέτο, ξεγελώντας τις πρωτεΐνες για να πάνε εκεί που δεν θα πήγαιναν ποτέ, δηλαδή σε υγιή κύτταρα.
Μεταφορές και Μετακομίσεις. Μερικές φορές, αυτή η κίνηση κάνει την πρωτεΐνη να σταματήσει να λειτουργεί εντελώς. Οι πρωτεΐνες που δρουν στο DNA, για παράδειγμα, δεν θα βρουν DNA στο κυτταρόπλασμα και θα επιπλέουν προς το άγνωστο χωρίς να κάνουν τίποτα. Άλλες φορές, αυτή η κίνηση οδηγεί στο να γίνει μια πρωτεΐνη κακός ηθοποιός, να υποκριθεί κάτι που δεν είναι. Ο Banik και η ομάδα του αναρωτήθηκαν αν θα μπορούσαν να καταπολεμήσουν αυτή τη σκόπιμα εσφαλμένη τοποθέτηση πρωτεϊνών χρησιμοποιώντας άλλες πρωτεΐνες ως λεωφορεία για να μεταφέρουν πρωτεΐνες-επιβάτες στο σπίτι τους, εκεί δηλαδή που πρέπει να βρίσκονται. Αλλά αυτά τα λεωφορεία έχουν συχνά άλλες λειτουργίες, επομένως η ομάδα θα πρέπει να “πείσει” το λεωφορείο να αναλάβει το φορτίο και να το μεταφέρει σε ένα νέο μέρος.
Για να γίνει αυτή η μετακόμιση, ο Banik και η ομάδα του ανέπτυξαν το TRAM, αυτό το νέο είδος μορίου με δύο κεφαλές. Η μία κεφαλή έχει σχεδιαστεί για να κολλάει στο λεωφορείο και η άλλη για να κολλάει στον επιβάτη. Εάν το λεωφορείο είναι αρκετά δυνατό, θα μεταφέρει τον επιβάτη στη θέση που του αρμόζει.
Εισαγωγές και Εξαγωγές. Η ομάδα εστίασε σε δύο πολλά υποσχόμενους τύπους λεωφορείων, έναν που εισάγει πρωτεΐνες στον πυρήνα και έναν άλλο που εξάγει πρωτεΐνες από τον πυρήνα. «Είναι συναρπαστικό αυτό που συμβαίνει στο κύτταρο, γιατί μόλις αρχίζουμε να μαθαίνουμε τους κανόνες του παιχνιδιού», είπε ο Banik. «Αν αλλάξουμε την ισορροπία, και μια πρωτεΐνη έχει ξαφνικά πρόσβαση σε νέα μόρια, σε ένα νέο μέρος του κυττάρου και σε μια νέα στιγμή, ποιο θα είναι το αποτέλεσμα; Ποιες λειτουργίες θα μπορούσαμε να ξεκλειδώσουμε; Ποιο νέο κομμάτι της βιολογίας θα μπορούσαμε να κατανοήσουμε;»
Κατά δήλωση αυτών των ερευνητών, η φύση είναι από μόνη της πολύπλοκη και αλληλένδετη, επομένως είναι σημαντικό να έχουμε διεπιστημονικές προσεγγίσεις**. Το να παίρνουμε αποτελέσματα ερευνών, γνώση ή εργαλεία από έναν τομέα για την αντιμετώπιση ενός προβλήματος προκειμένου να τα χρησιμοποιήσουμε σε άλλον τομέα οδηγεί συχνά σε πολύ συναρπαστικές ερωτήσεις που με τη σειρά τους οδηγούν σε ακόμα πιο συναρπαστικές ανακαλύψεις.
ΠΗΓΕΣ
- https://www.technologynetworks.com/proteomics/news/rewiring-shuttles-can-help-force-misplaced-proteins-back-home-391239
- Nature. 2024. doi: 1038/s41586-024-07950-8 – Targeted protein relocalization via protein transport coupling.
*Το Κύτταρο είναι η βασική δομική και λειτουργική μονάδα που εκδηλώνει το φαινόμενο της ζωής. Πρώτος ο Βρετανός Robert Hooke το 1665 παρατηρώντας με το μικροσκόπιο λεπτές τομές φελλού διέκρινε κάποιους χώρους που του θύμιζαν κελιά μοναστηριών τους οποίους και ονόμασε cellulae (κελιά). Από τη λέξη αυτή προήλθε ο αγγλικός διεθνής σήμερα όρος cell. Όλοι οι οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα και από κυτταρικά παράγωγα. Όλα τα κύτταρα δομούνται από τις ίδιες χημικές ενώσεις και εκδηλώνουν παρόμοιες μεταβολικές διεργασίες. Η λειτουργία των οργανισμών είναι συνέπεια της συλλογικής δράσης και αλληλεπίδρασης των κυττάρων τους. Κάθε κύτταρο προέρχεται από τη διαίρεση προϋπάρχοντος κυττάρου. https://kitrilaki.wordpress.com/wp–content/uploads/2016/07/cebacf85cf84cf84ceb1cf81cebf–ocebbcebfcebacebbceb7cf81cebf.pdf
**Μια διεπιστημονική προσέγγιση περιλαμβάνει την εξέταση διαφορετικών απόψεων, τη σύγκριση και την αντιπαράθεσή τους, καθώς και την κριτική σκέψη, την αξιολόγηση προοπτικών και θεμάτων σε διάφορα θεματικά πεδία.
Δέσποινα Ιωαννίδου – Δημοσιογράφος, Προπονήτρια Σωματικής Διάπλασης (Bodybuilding & Fitness) της Γεν. Γραμματείας Αθλητισμού
