Ανακαλύψεις για τη σταθεροποίηση πρωτεϊνών
Τα αμινοξέα έχουν χρησιμοποιηθεί εδώ και δεκαετίες σε ιατρικές συνθέσεις, όπως η ινσουλίνη, ως σταθεροποιητές. Αυτές οι μικρές μόρια διασφαλίζουν ότι οι πρωτεΐνες, οι οποίες είναι μεγαλύτερες δομές, δεν αλληλεπιδρούν με ανεπιθύμητους τρόπους. Αν και οι επιστήμονες γνώριζαν ότι αυτή η διαδικασία λειτουργεί, δεν είχαν κατανοήσει πλήρως το γιατί.
Η νέα έρευνα και τα ευρήματα
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων, υπό την καθοδήγηση του Εργαστηρίου Υπερμοριακών Νανοϋλικών και Διεπαφών της Σχολής Μηχανικών του EPFL, κατάφερε τελικά να εξηγήσει το ‘γιατί’ πίσω από αυτή τη διαδικασία. Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature σε συνεργασία με τον Alfredo Alexander-Katz από το MIT και ερευνητές από το Νότιο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας στην Κίνα, συμπεριλαμβανομένου του αποφοίτου του EPFL, Zhi Luo.
Ο Ting Mao, πρόσφατος διδάκτορας του EPFL και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, εξηγεί ότι οι πρωτεΐνες, όταν βρίσκονται σε διάλυμα, αλλάζουν συνεχώς σχήμα γύρω από μια κεντρική μορφή. Η επικρατούσα θεωρία ήταν ότι τα αμινοξέα βοηθούν στη διατήρηση της σωστής δομής των πρωτεϊνών. Ωστόσο, η νέα έρευνα δείχνει ότι αυτό δεν ισχύει. Η σταθεροποιητική επίδραση των αμινοξέων σχετίζεται περισσότερο με μια γενική ιδιότητα όλων των μικρών μορίων σε σχέση με τις μεγαλύτερες σωματίδια, γνωστά ως κολλοειδή, σε διάλυμα.
Η κολλοειδής επίδραση των μικρών μορίων
Για να κατανοήσουμε αυτή την κολλοειδή επίδραση, ο Francesco Stellacci, επικεφαλής του Εργαστηρίου Υπερμοριακών Νανοϋλικών και Διεπαφών, προτείνει να φανταστούμε δύο συναδέλφους που περπατούν ο ένας προς τον άλλον σε αντίθετες πλευρές ενός διαδρόμου. Όταν ο διάδρομος είναι άδειος, οι δύο θα εντοπίσουν αμέσως ο ένας τον άλλον και θα συναντηθούν. Αν ο διάδρομος γεμίσει, μπορεί να μην δουν ο ένας τον άλλον μέχρι να περάσουν και να χάσουν την ευκαιρία να συναντηθούν. Αυτή η φαινόμενο, γνωστό ως ‘screening attraction’, είναι πώς τα αμινοξέα επηρεάζουν μεγαλύτερα σωματίδια.
Ο Stellacci αναφέρει ότι τα αμινοξέα λειτουργούν ως το πλήθος στον διάδρομο, αποτρέποντας τις ανεπιθύμητες αλληλεπιδράσεις. Αντίθετα, οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και πάνω από έναν αιώνα ότι τα άλατα έχουν την αντίθετη επίδραση, δηλαδή αποτρέπουν την απομάκρυνση. Στην περίπτωση των αλάτων, παίζουν τον ρόλο του πλήθους που αποτρέπει δύο μη φιλικούς συναδέλφους από το να αποφύγουν μια άβολη αλληλεπίδραση.
Η ανακάλυψη αυτή ανοίγει νέες προοπτικές για τη μελέτη των αμινοξέων και την επίδρασή τους στη βιολογία. Ο Stellacci τονίζει την ανάγκη να αναφέρονται οι συγκεντρώσεις αμινοξέων σε επιστημονικές μελέτες, όπως γίνεται με τις συγκεντρώσεις ιόντων. Η σημασία αυτής της έρευνας είναι ότι τα αμινοξέα έχουν εξίσου σημαντική επίδραση και θα πρέπει να αναφέρονται με την ίδια αυστηρότητα.
Η ομάδα του Stellacci ήδη διερευνά αυτές τις μοριακές επιδράσεις στο πλαίσιο της πρόσφατα χρηματοδοτημένης ERC Advanced Grant, με στόχο να κατανοήσει πώς μικρές μόρια όπως τα αμινοξέα είναι κεντρικά για τη σωστή βιολογική λειτουργία.
