Ανακαλύψεις για τη λειτουργία των κυττάρων μέσω φασματοσκοπίας
Οι ανθρώπινοι ελιγμοί μέσα στους οργανισμούς είναι ένα εντυπωσιακό φαινόμενο. Τα κύτταρα μας προσαρμόζονται συνεχώς σε μεταβαλλόμενες συνθήκες, διατηρώντας παράλληλα τις εσωτερικές τους καταστάσεις κρίσιμες για την επιβίωση. Ωστόσο, η διαδικασία μέσω της οποίας επιτυγχάνεται αυτή η ταυτόχρονη προσαρμογή και σταθερότητα μέχρι σήμερα παρέμενε μυστήριο. Έτσι, ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, χρησιμοποίησαν μια νέα τεχνική, τη φασματοσκοπία Raman, για να καταγράψουν άτλας των πρωτεϊνών μέσα σε κύτταρα E. coli χωρίς να τα καταστρέφουν.
Η διαδικασία και τα ευρήματα
Μέσω της επεξεργασίας των δεδομένων, η ομάδα κατάφερε να προβλέψει πώς αλλάζουν οι ποσότητες των πρωτεϊνών σε διάφορες συνθήκες, κάτι που μέχρι πρότινος ήταν δυνατό μόνο με την εξαγωγή των στοχευμένων πρωτεϊνών. Παρακολουθώντας τις μεταβολές της πρωτεϊνικής συνθέσεως, οι ερευνητές διαπίστωσαν πώς οι σχετικές ποσότητες διαφορετικών πρωτεϊνών επηρεάζουν την βασική λειτουργία των κυττάρων υπό συνθήκες μεταβολής.
Η σημασία των πρωτεϊνών για την επιβίωση
Όλα τα ζωντανά όντα αποτελούνται από κύτταρα, και οι μοριακές μηχανές εντός τους είναι κρίσιμες για την επιβίωσή τους. Οι πρωτεΐνες, τα RNA και άλλες βιομόρια έχουν ειδικούς ρόλους και εκτελούν ποικιλία λειτουργιών. Ειδικότερα, οι πρωτεΐνες αναλαμβάνουν τη στήριξη των ζωντανών καταστάσεων μέσω της απόκτησης και μεταβολής θρεπτικών συστατικών από το περιβάλλον, της σύνθεσης νέων μοριακών υλικών για ανάπτυξη και διαίρεση και της μετάδοσης πληροφοριών προκειμένου να ανταποκριθούν στα ερεθίσματα.
Η επαναστατική ευρεία προσέγγιση
Οι ερευνητές τόνισαν τη σημασία της προσέγγισης μέσω της πρωτεομικής, η οποία έως τώρα απαιτούσε την εξαγωγή πρωτεϊνών για ποσοτικοποίηση, μια διαδικασία καταστροφική και χρονοβόρα. Ο καθηγητής Yuichi Wakamoto ανέφερε: «Δείξαμε ότι τα κυτταρικά προστατικά χαρακτηριστικά μπορούν να αντληθούν μη καταστροφικά, απλώς εκθέτοντας τα κύτταρα σε φως και αναλύοντας τα φάσματα Raman τους, τα οποία αποτυπώνουν τα μοριακά τους προφίλ».
Η μελέτη στοχεύει σε περαιτέρω ανακαλύψεις
Αφού διαπιστώθηκαν αυτές οι ενδείξεις, ο Wakamoto με τον συνεργάτη του Ken-ichiro F. Kamei και την ομάδα τους ερεύνησαν τη σύνδεση της προφητικής ικανότητας των μετρήσεων φωτός με τις πρωτεϊνικές αναλογίες. Διαπιστώσαν ότι οι αναλογίες των πρωτεϊνών σε μεγάλο βαθμό συντονίζονται σε ποικιλία συνθηκών, με έναν πυρήνα πρωτεϊνών να διατηρεί σταθερότητα για τις βασικές λειτουργίες του κυττάρου, ενώ άλλες μικρότερες ομάδες είναι πιο ευαίσθητες σε περιβαλλοντικές αλλαγές.
Προοπτικές για τις μελλοντικές έρευνες
Η έρευνα των Wakamoto και Kamei θέτει νέες βάσεις για την κατανόηση της κυτταρικής συμπεριφοράς. «Η δυνατότητα να προβλέψουμε νωρίς τις αλλαγές στην κυτταρική κατάσταση που σχετίζονται με ασθένειες που υποκινούν αυτές τις αλλαγές μπορεί να είναι καθοριστική», δήλωσε ο Kamei. Η ανακάλυψη της «συντήρησης των αναλογιών» δεν είναι μόνο σημαντική για τον οργανισμό E. coli, αλλά οι συνέπειές της φαίνεται να εκτείνονται και σε κύτταρα ανθρώπινου τύπου, κάτι που εγείρει πολλές ερωτήσεις για μελλοντική έρευνα.
