راهی برای دیدن رخدادها و پیام رسانی درون پروتئین ها

10ژوئیه 2018- پروتئین های موجود در بدن ما ساختارهای پیچیده ای هستند که وظیفه ی خاصی را برای حفظ عملکرد و سلامتی ما انجام می دهند.در بسیاری از موارد، این ماشین های کوچک در فرایندی دو مرحله ای فعال یا غیرفعال می شوند، در حقیقت یک قسمت از پروتئین، پیام هایی را به قسمت دیگری به نام "دهانه ی فعال" ارسال می کند که موجب می شود پروتئین شروع به کار کرده یا فعالیت خود را متوقف کند.گاهی اوقات این فرایند که به عنوان آلوستری شناخته می شود، مختل می گردد و منجر به پیشرفت یک بیماری خاص می شود و یا به ایجاد یک بیماری خاص کمک می کند.
درک ارتباطات داخلی یا سیم کشی داخل یک پروتئین می تواند به کشف راهکارهایی برای کنترل فعالیت پروتئین ها کمک کند، دانشمندان مرکز تحقیقات علمی پیشرفته (ASRC) در مرکز تحصیلات تکمیلی،CUNY  معتقدند که به یک روش قابل اعتماد برای تعیین این ارتباطات دست یافته اند، آنها نتایج مطالعه ی خود را به تازگی در مجله ی eLife منتشر نمودند.
 

یک روش با کارایی بالا ، محلی را در پروتئین PTP1Bنشان می دهد که بیش از 100 مولکول کوچک به آنمتصل می شوند.تعداد کمی از این مناطق اتصال دهنده می توانند سیگنال هایی را به سایت یا دهانه ی فعال (قرمز) برای کنترل فعالیتPTP1B  ارسال کنند.
 

دکتر Daniel Keedy، استادیار مرکز ASRC و دپارتمان شیمی و بیوشیمی در کالج نیویورک، گفت:پیش بینی نحوه ی ارتباط ناحیه ای از یک پروتئین با دهانه ی فعال که دور از آن قرار دارد، بدون دیدن جزئیات درون ساختار پروتئین، درست همانند حدس زدن نحوه ی اتصال یک سوئیچ به یک لامپ در یک اتاق، بدون دیدن چگونگی اتصال این دو از پشت دیوارها، سخت است.

Keedy  و همکارانش برای حل این رمز و راز، توانایی سیگنالینگ پروتئین تیروزین فسفاتاز 1B یا ر  (PTP1B)ا بررسی کردند. محققان معتقدند این پروتئین نقش مهمی در دیابت نوع 2 و احتمالا سرطان پستان دارد.آنها برای اولین بار از کریستالوگرافی اشعه ایکس در دماهای مختلف برای دیدن چگونگی حرکت اتم ها درون این پروتئین استفاده کردند.کریستالوگراف اشعه ایکس، مناطق خاصی را در این پروتئین نشان داد که در آن اتم ها مانند برف پاک کن شیشه ی جلوی اتومبیل و یا اسباب بازی گهواره ی نیوتن برای ارسال پیام ها حرکت می کنند.سپس، تیم با آزمایشات با توان بالا(استفاده از ابزارهای اتوماتیک و تکنیکهای پیشرفته) بر روی این پروتئین مشخص نمود کدام یک از مولکول های کوچک به این سایت های سیگنالینگ متصل می شوند.

دکتر Keedy گفت: از طریق این فرایند دو مرحله ای ما نه تنها جایی را که سیگنالینگ از داخلPTP1B  آغاز می شود را کشف کردیم، بلکه همچنین دریافتیم که کدامیک از مولکول های کوچک قادر به ارسال پیام به دهانه ی فعال هستند. این دانش می تواند یک روز به ما در ابداع درمان هایی بمنظور ارسال پیام های خاصی برای کنترل فعالیت یک پروتئین و جلوگیری از شروع دیابت نوع 2، کمک کند.

Kevin Gardner، مدیر پروژه ی زیست شناسی ساختاری در مرکزASRC گفت: من بسیار مشتاق کشف کاربردهای بالقوه ی تحقیقات دکتر Keedy هستم. این تکنیک یک مسیر تجربی قدرتمند برای یافتن محلهای اتصال مولکول های کوچک به اهداف پروتئینی، کشف و توسعه ی داروها از طریق یافتن محلهای اتصالی است که پیش از این انتظار نمی رفت که محل اتصال ترکیباتی برای کنترل فعالیت پروتئین ها باشد.
Keedy  و همکارانش تا به حال تنها به بررسی پروتئین PTP1B پرداخته اند، اما با استفاده از روش آنها که از فن آوری های قابل دسترس استفاده می کند، مطالعه ی فرآیند آلوستری در بسیاری از پروتئین های مهم دیگر موجود در بدن ما مورد امکان پذیر می باشد. آنها امیدوارند به درک جدیدی از نحوه عملکرد پروتئین های دیگر دست یابند، تا بتوانند از این اطلاعات جدید برای توسعه ی داروهای جدید و مفید در آینده کمک بگیرند.

منبع و سایت خبر:

eLife, 2018; 7 DOI: 10.7554/eLife.36307

www.sciencedaily.com/releases/2018/07/180710113459.htm