Przełom na skalę światową w unijnych badaniach nad białkiem transportowym
Zespół naukowców, którego prace są finansowane ze środków unijnych, jako pierwszy na świecie poznał strukturę białka transportowego we wszystkich trzech głównych postaciach strukturalnych. Białka transportowe są odpowiedzialne za przenoszenie substancji do wnętrza i na zewnątrz komórek, a nowe odkrycia opisane w czasopiśmie Science mogą przyczynić się do opracowania nowych leków na cały szereg chorób i zaburzeń. Źródłem unijnego wsparcia dla prac był projekt E-MEP (Europejskie białko błonowe), który otrzymał dofinansowanie z tematu "Nauki o życiu, genomika i biotechnologia na rzecz zdrowia" Szóstego Programu Ramowego (6PR) oraz projekt EDICT (Europejska inicjatywa farmaceutyczna dotycząca kanałów i transporterów), dofinansowany z tematu "Zdrowie" Siódmego Programu Ramowego (7PR). Białka transportowe przenoszą molekuły przez błony komórkowe przełączając się między trzema różnymi postaciami. Pierwsza postać charakteryzuje się jamą skierowaną na zewnątrz. Związek chemiczny wchodzi do jamy i przyczepia się do miejsca wiązania, wówczas białko przełącza się na drugą, "zokludowaną" postać, w której ładunek jest zablokowany wewnątrz białka. Wreszcie transporter przechodzi kolejną zmianę, otwierając jamę wewnątrz komórki. System działa jak swego rodzaju bramka zapadkowa, tj. jama jest otwarta po jednej lub po drugiej stronie, ale nigdy nie ma bezpośredniego kanału przez białko. Badanie białek transportowych, których w organizmie są tysiące, stanowi nie lada wyzwanie. Rozkładają się w wodzie i z tego powodu niezwykle trudno je oczyścić i skrystalizować, ale nawet w przypadku wytworzenia wysokiej jakości kryształów opracowanie ich struktury wymaga wielu miesięcy starań. Do tej pory nikomu nie udało się wyjaśnić wszystkich trzech postaci strukturalnych jednego białka, a przez to wyobrażenia dotyczące sposobu funkcjonowania systemu jako całości opierały się na odkryciach dotyczących różnych białek. "Wcześniejsze modele pozwoliły nam ogólnie poznać ten mechanizm, niemniej nie dałoby się tego wykorzystać do opracowania leku" - zauważa profesor Peter Henderson z Uniwersytetu w Leeds, Wlk. Brytania. "Naukowcy zajmujący się tą dziedziną zawsze chcieli zaobserwować cały mechanizm w jednym białku." Badania, w których wzięli udział naukowcy z Japonii i Wlk. Brytanii, skoncentrowały się na Mhp1 (Microbacterium hydantoin permease 1) - białku transportowym odpowiedzialnym za przenoszenie do komórek molekuł zwanych hydantoinami, gdzie są przekształcane na aminokwasy, budulec białek. Błędy w Mhp1 i spokrewnionych białkach transportowych powiązano z wieloma zaburzeniami, w tym z chorobami o podłożu neurologicznym, nefrologicznym i nowotworowym. Zespół opublikował w 2008 r. w czasopiśmie Science szczegółowe dane na temat skierowanej na zewnątrz i zokludowanej struktury Mhp1. Ostatni artykuł objaśnia strukturę Mhp1 skierowaną do wewnątrz. Odkrycia dostarczają nowych informacji na temat sposobu przełączania się białka między trzema postaciami. "Trzecia struktura uzupełnia obraz, umożliwiając nam zrozumienie mechanizmu zmiennego dostępu Mhp1 w najdrobniejszych szczegółach" - wyjaśnia dr Alexander Cameron z Wydziału Bionauk Molekularnych Imperial College w Londynie, Wlk. Brytania. "Niespodziewanie odkryliśmy również podobieństwo struktur wielu białek transportowych, które wcześniej były uznawane za odmienne, zatem spodziewamy się, że nasz model przyczyni się do szybszego postępu w badaniach prowadzonych przez kolegów na całym świecie." Istnieje nadzieja, że poznanie mechanizmów białek transportowych pomoże naukowcom wykorzystać je do przenoszenia leków do komórek. Naukowcy pracujący przy projekcie EDICT już wykorzystują odkrycia dotyczące mechanizmu Mhp1. "Odkryliśmy około 20 związków chemicznych, które pasują do miejsca wiązania Mhp1, a spośród nich wykazano wiązanie się trzech. Sądzę, że wchodzimy w ekscytujący okres odkrywania" - mówi profesor Henderson, który jest również koordynatorem projektu EDICT. Tymczasem naukowcy planują dokładnie zbadać, co powoduje przejście białka z jednej postaci do drugiej. "Dojście do tego etapu zabrało wiele czasu - ponad 10 lat - ale trudna nauka jest czasochłonna. Teraz raczkujące badania zaczynają zmieniać się w użyteczne zastosowania" - mówi profesor Henderson. "To najlepsza rzecz, jaką robiłem w ciągu swojej dotychczasowej kariery naukowej."
Kraje
Japonia, Zjednoczone Królestwo