Nowe spojrzenie na metaloproteiny
Metale mają wiele zastosowań – sprawdzają się nie tylko w budownictwie i wytwórstwie, lecz przekładają się także w istotny sposób na nasze zdrowie i samopoczucie. „Dzięki metalom w naszych organizmach zachodzi wiele ważnych procesów”, mówi Ricardo Louro, badacz ITQB NOVA, interdyscyplinarnego instytutu badań i zaawansowanych szkoleń Uniwersytetu NOVA w Lizbonie. „Gdyby nie żelazo, hemoglobina nie byłaby w stanie dostarczać tlenu do naszych tkanek”. Jednak poza ogólnym pojęciem, nie znamy dokładnie wszystkich ról, jakie odgrywają metale w zdrowiu człowieka. „Bardziej dogłębne zrozumienie mechanizmów działania metali w metaloproteinach może radykalnie zmienić naszą zdolność do poprawy ogólnego samopoczucia ludzi”, dodaje Smilja Todorovic, badaczka ITQB NOVA. Pojęcie „metaloproteina” to termin używany dla każdego białka, takiego jak hemoglobina, które zawiera kofaktor w postaci jonów metali. Do tej kategorii może należeć nawet 40 % wszystkich białek w danym organizmie. Dzięki wsparciu finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu TIMB3, Louro, Todorovic i zespół ITQB NOVA wykorzystują biospektroskopię do prowadzenia przełomowych badań nad metaloproteinami. Badania te mogą rzucić nowe światło na biologiczną rolę metali.
Centrum doskonałości w badaniach opartych na biospektroskopii
Celem projektu TIMB3 było podniesienie rangi instytutu ITQB NOVA do centrum doskonałości w badaniach opartych na biospektroskopii, które poszerzają naszą wiedzę o procesach biologicznych. „Celem projektu było przeszkolenie naszych pracowników i badaczy w zakresie wykorzystania zaawansowanych metod spektroskopowych do badania molekularnych i mechanistycznych aspektów zjawisk biologicznych, w tym białek realizujących najbardziej podstawowe procesy komórkowe”, wyjaśnia Louro. Projekt był realizowany we współpracy z instytutem CIRMMP we Florencji i Uniwersytetem Technicznym w Berlinie, które podzieliły się wiedzą na temat technik rezonansu magnetycznego i spektroskopii wibracyjnej poprzez działania szkoleniowe i wspólne projekty badawcze.
Dowód słuszności koncepcji biosensora opartego na enzymach
Projekt nie tylko doprowadził do zwiększenia możliwości instytutu ITQB NOVA w zakresie biospektroskopii, ale także zaowocował kilkoma ważnymi rezultatami. Zespół opracował w ramach prac nowe metody wykorzystania magnetycznego rezonansu jądrowego do analizy struktury metaloprotein. Naukowcom udało się także poszerzyć istniejące zasoby wiedzy na temat gatunków pośrednich, które powstają w wyniku reakcji pomiędzy metaloenzymami i ich substratami. Jednym z najważniejszych rezultatów projektu było potwierdzenie słuszności koncepcji rozwoju biosensora opartego na enzymach, który pozwala na wykrywanie oraz ilościowe określanie objętości nadtlenku wodoru. Według Todorovic, to działanie będzie miało duży wpływ na biomedycynę, a także przemysł farmaceutyczny, środowiskowy, tekstylny, papierniczy, spożywczy i chemiczny. „Z jednej strony nadtlenek wodoru jest wykorzystywany w celu wybielania lub odkażania – procesów, które wymagają kontroli jego ilości na dużą skalę”, wyjaśnia. „Z drugiej strony w medycynie pełni role markera stresu oksydacyjnego w procesach starzenia się oraz chorobach, a także czynnika obronnego w reakcji na wniknięcie patogenów do organizmu – w takich przypadkach chcemy wykrywać niewielkie ilości tej substancji”.
Partner w zakresie biospektroskopii
Chociaż projekt TIMB3 dobiegł końca, jego rezultaty oraz realizowane działania nadal rezonują w środowisku. Instytut ITQB NOVA stał się w wyniku projektu pożądanym partnerem w europejskich projektach dotyczących biospektroskopii. Nowo wyszkolony personel jest obecnie zaangażowany w kilka wspólnych projektów badawczych, w tym w projekty ConCO2rde i COST. „Instytut ITQB NOVA korzysta z usług wielu naukowców na wczesnym etapie kariery, którzy mają motywację do rozwijania dziedziny biospektroskopii w kierunku nowych rozwiązań, a także rozwiązywania problemów naukowych”, podsumowuje Louro.
Słowa kluczowe
TIMB3, metale, metaloproteiny, białka, biospektroskopia, hemoglobina, zdrowie, spektroskopia, magnetyczny rezonans jądrowy, biosensor oparty na enzymach, biomedycyna, lek
