Monitoring sygnałów komórkowych w czasie rzeczywistym
Wiedza na temat dynamiki komórkowej fosforylacji, tzn. dodani jednostki fosforanowej do cząsteczki i związanych z nią ścieżek sygnalizowania ma ważne i powszechne zastosowanie w opracowaniu leków i terapii. Na przykład konkretny gen supresyjny nowotworu ma ponad 18 różnych miejsc fosforylacji, co umożliwia dość złożone kontrolowanie aktywności. Europejscy badacze zainicjowali projekt "Ilościowe określenie transdukcji sygnału" (QUASI) w celu opracowania metod dynamicznego monitorowania procesów fosforylacji białek w poszczególnych żywych komórkach z zamiarem celowania w ścieżki sygnałowania przy pomocy istniejących leków lub projektowania nowych, szczególnie w związku z rakiem i zaburzeniami zapalnymi. Za fosforylację odpowiadają enzymy zwane kinazami. Określone enzymy działają na konkretne substraty w sposób, który można porównać do działania zamka i klucza. Fosforylacja substratów białkowych może aktywować i dezaktywować ścieżki sygnałowe. Kinazy białkowe aktywowane przez mitogen (MAP) to szczególnie stara i dobrze zbadana rodzina kinaz, które uczestniczą w licznych zdarzeniach sygnalizowania komórkowego. Zespół projektu QUASI wybrał ścieżkę kinazy MAP glicerolu o wysokiej osmolarności (HOG) oraz ścieżkę odpowiedzi feromonowej u drożdży, pośród najlepiej zbadanych modeli ścieżek sygnalizowania, jako sposób na opracowanie narzędzi umożliwiających kwantyfikację w czasie rzeczywistym zdarzeń fosforylacji komórkowej. Badacze przystosowali i opracowali metody monitorowania kinaz i kluczowych zdarzeń fosforylacji, w tym znakowanie izotopem, spektroskopię masową, bioobrazowanie z markerami fluorescencyjnymi oraz chemiczne sieciowanie. Wytworzenie mutacji i odpowiedników kinaz i ich obiektów docelowych pozwoliło zespołowi naukowców na zidentyfikowanie określonych reakcji między substratem a enzymem i indukowanie określonych przypadków hamowania procesu sygnalizowania. Z kolei modele matematyczne HOG i ścieżek sygnalizowania feromonowego oparte na danych eksperymentalnych ukazały, w jaki sposób ścieżki te są aktywowane. Narzędzia wizualizacyjne opracowane w celu pobudzania HOG i ścieżek feromonowych powinny wpłynąć na lepsze zrozumienie sygnalizowania wewnątrzkomórkowego i znaleźć zastosowanie w prognozowaniu działania leków. Ambitny projekt QUASI przyczynił się do opracowania ważnych technik, danych i narzędzi do badania wszechobecnych, jednak dość swoistych i złożonych ścieżek sygnalizowania komórkowego związanych z fosforylacją, o istotnych implikacjach dla lekoterapii celowanych.
