Μια νέα μέθοδος που χρησιμοποιεί φως προσφέρει νέες προοπτικές στην ανάλυση πρωτεϊνών στα ζωντανά κύτταρα
Όλα τα ζωντανά οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα, καθένα από τα οποία φιλοξενεί μια πολύπλοκη μοριακή μηχανή. Αυτές οι δομές, που περιλαμβάνουν RNA και πρωτεΐνες, αναλαμβάνουν κομβικούς ρόλους για την επιβίωση του οργανισμού. Οι πρωτεΐνη λειτουργούν με την απορρόφηση και μετατροπή θρεπτικών ουσιών από окружающие περιβάλλον, τη σύνθεση νέων μορίων για την ανάπτυξη και διαίρεση, καθώς και τη μετάδοση πληροφοριών για την προσαρμογή τους σε νέες συνθήκες.
Η πρόοδος της πρωτεομικής ανάλυσης
Η αξιολόγηση της πυκνότητας πρωτεϊνών στα κύτταρα γίνεται συχνά μέσω της τεχνικής που ονομάζεται “πρωτεομική”, η οποία δημιουργεί ένα προφίλ γνωστό ως δεδομένα πρωτογενών πρωτεϊνών. Ωστόσο, η τυπική μέθοδος απαιτεί την απομόνωση των πρωτεϊνών για την ποσοτικοποίησή τους, διαδικασία που μπορεί να είναι καταστροφική και χρονοβόρα. Ο καθηγητής Yuichi Wakamoto από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο δήλωσε: “Ανακαλύψαμε έναν πιο αποτελεσματικό τρόπο. Δείξαμε ότι τα προφίλ πρωτεϊνών των κυττάρων μπορούν να προσδιοριστούν μη καταστροφικά, απλά εκθέτοντας τα κύτταρα σε φως και αναλύοντας τα φάσματα Raman τους, ένα είδος διασκορπισμένου φωτός που μεταφέρει τις μοριακές πληροφορίες τους. “
Κατανόηση των συσχετίσεων πρωτεϊνών
Μετά από αυτή την ανακάλυψη, ο Wakamoto, μαζί με τον ερευνητή Ken-ichiro F. Kamei και την ομάδα τους, ερεύνησαν γιατί είναι δυνατός ο προσδιορισμός της σύνθεσης πρωτεϊνών στο κύτταρο με τη μέθοδο Raman. Διαπίστωσαν ότι οι αναλογίες πυκνότητας πολλών πρωτεϊνών είναι παγκοσμίως συντονισμένες σε διάφορες συνθήκες. Έτσι, αναδείχθηκε ένα μοτίβο με έναν μεγάλο πυρήνα πρωτεϊνών, των οποίων οι αναλογίες παραμένουν σταθερές και υποστηρίζουν τις βασικές λειτουργίες των κυττάρων. Αντίθετα, μικρότερες ομάδες πρωτεϊνών ενδέχεται να μεταβάλλονται περισσότερο ανάλογα με τις περιβαλλοντικές αλλαγές, διευκολύνοντας την προσαρμογή του κυττάρου.
Η σημασία της νέας προσέγγισης
Αυτή η ιεραρχική δομή καταδεικνύει πώς τα κύτταρα διατηρούν σταθερότητα ενώ ταυτόχρονα προσαρμόζονται ευέλικτα σε νέες συνθήκες. Η μελέτη αυτή αποδεικνύει ότι η οπτική φασματοσκοπία Raman μπορεί να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για την εξερεύνηση του περίπλοκου κόσμου της κυτταρικής μηχανικής. Ο Kamei πρόσθεσε: “Η μεγαλύτερη πρόκληση για εμάς ήταν η σύνδεση δύο απομακρυσμένων τομέων μελέτης: της οπτικής, στην προκειμένη περίπτωση του Raman, και της ομικών, ήτοι του πρωτεώματος, οι οποίοι έχουν αναπτυχθεί ανεξάρτητα. Χρειάστηκαν πολλές μετρήσεις και ανάλυση μαθηματικών για να επιβεβαιώσουμε τη σχέση μεταξύ των φασμάτων Raman και των ομικών προφίλ. “
Προοπτικές για την έρευνα και την υγειονομική περίθαλψη
Αν η μέθοδος εφαρμόζεται ευρέως, μπορεί να οδηγήσει σε πρόβλεψη των πρώιμων αλλαγών στην κατάσταση των κυττάρων που συνδέονται με ασθένειες και τις μοριακές αιτίες που τις προκαλούν. Είναι ιδιαίτερα ενθαρρυντικό ότι το μοντέλο αυτό της συντήρησης αναλογιών πρωτεϊνών, που ονομάζουμε “συντήρηση στοιχειομετρίας”, παρατηρείται και σε άλλους τύπους κυττάρων εκτός από E. coli, περιλαμβάνοντας ανθρώπινα κύτταρα, υποδεικνύοντας την πιθανή του σημασία.
