Tryliony odmian białka sposobem na nowoczesne leczenie
Marta Pieszko | 2005-09-19
Zespół biochemików z UCSD odkrył mechanizm umożliwiający prostemu organizmowi produkowanie 10 trylionów odmian pojedynczego białka. To odkrycie z pewnością stanie się nowym narzędziem rozwoju nowoczesnych lekarstw.
18 września w czasopiśmie on-line Nature Structural and Molecular Biology został opublikowany artykuł na ten temat. Naukowcy opisali mechanizm, dzięki któremu bakteriofag lub fag może wytworzyć szeroki wachlarz odmian poszczególnych białek. Ponieważ taki stopień różnorodności białek jest szczególnie rzadki, odtworzenie procesu w probówce otworzy naukowcom drogę do generowania terapeutycznych enzymów, szczepionek, i innych białek szczególnie ważnych w medycynie.
"Jest to dopiero drugi typ tak bardzo zmiennych białek, który został odkryty", wyjaśnia Partho Ghosh, profesor chemii i biochemii na UCSD, który kierował zespołem badaczy. "Jedynie przeciwciała są bardziej zmienne niż białka u naszego bakteriofaga. Jednakże mechanizm genetyczny użyty przez faga do wytworzenia tej różnorodności białek jest kompletnie różny od tego, który stosują zwierzęta do wytworzenia antyciał i ma on przede wszystkim tę zaletę, że daje białku większą stabilność."
"Gdybyśmy mogli nauczyć się od tych organizmów jak zorganizować system, który by wytwarzał masowo białka z niewiarygodna różnorodnością, można by wycelować je w specyficzne komórki w celu leczenia różnych chorób", mówi Stephen McMahon, kolega prof. Gosha, który przeprowadzał większość badań. "Pomysł ten został już podchwycony przez przemysł biotechnologiczny."
Funkcją bardzo zmiennych białek faga jest przyczepienie faga do bakterii. Białko "drapieżnik" u faga dopasowuje się białka "ofiary" na powierzchni bakterii jak trójwymiarowy puzzel. Jednakże bakteria stale zmienia białka występujące na swojej powierzchni. Aby nadążyć za nieprzewidzianymi zmianami w białku "ofierze", fag musi wyprodukować wiele różnych białek "drapieżników", z których co najmniej jeden będzie mógł się dopasować.
Naukowcy opisali w swoim artykule jak poprzez zmianę aminokwasów w jednym lub więcej z 12 miejsc u białka "drapieżnika", fag jest zdolny do wyprodukowania 10 trylionów jego odmian, z których każde może potencjalnie przyłączyć się do innego białka "ofiary". Ta różnorodność wzrasta wraz z transkrypcją i translacją. Sekwencja DNA bazuje na 12 miejscach , które są charakterystyczne w występowaniu częstych błędów podczas procesu kopiowania. W rezultacie powstają różne aminokwasy, a zatem i tworzą się białka o różnej strukturze i właściwościach chemicznych.
Przeciwciała są innym typem białka "drapieżnika", muszą odpowiadać na szybko ewoluujące białka "ofiary", ponieważ mikroorganizmy stale zmieniają białka na swojej powierzchni w celu uniknięcia odpowiedzi immunologicznej. W przeciwieństwie do białek faga, antyciała mają skomplikowaną strukturę pętlową. Rozmiar pętli jest różny w zależności od budowy bloków aminokwasowych, które składają się na białko przeciwciała. Chociaż ten mechanizm może generować więcej niż 100 trylionów różnych przeciwciał, naukowcy twierdzą , ze replikowanie ich w probówkach byłoby dość dużym wyzwaniem ponieważ pętle mogłyby składać się nieprawidłowo.
Źródło: University of California