Одлично истражување Како протеините влегуваат во форма Знаење
Ажурирано: 15.03.19 - 20:23 часот
Протеинот (црвено) мора да ја добие вистинската форма за да може да ја исполни наменетата функција.
Клеточните биолози Франц-Улрих Хартл и Артур Л. Хорвич беа наградени со Наградата Пол Ерлих и Лудвиг Дармстадетер во Паулскирх во Франкфурт.
Без нив, апсолутно ништо не работи: Протеините се градежни блокови на животот - а аминокиселините се нивни индивидуални врски. Денес знаеме дека точната низа не е единствената работа што е важна за да може протеинот да ја исполни својата предвидена функција. Протеинот исто така мора да ја добие вистинската форма и да не лежи само во клетката како долг црв. Заедно со илјадници други, ќе имаше убаво заплеткување.
Сепак, протеините не успеваат сами да се внесат во вистинската форма, потребна им е поддршка. Овие ги добиваат од таканаречените помагала за преклопување, кои и самите се протеини. Ако овој процес не се одвива правилно, ќелијата паѓа во хаос. Неправилно преклопените протеини се причина за многу невродегенеративни болести како што се Алцхајмерова болест, амиотрофична латерална склероза (АЛС), од која страдаше Стивен Хокинг или Паркинсонова болест. Но, тие исто така се основа на метаболичката болест цистична фиброза и го фаворизираат дијабетисот во староста.
До пред три децении, вклучениот механизам беше непознат. Клеточните биолози Франц-Улрих Хартл и Артур Л. Хорвич откриле молекуларна машина за преклопување, ги дешифрирале нејзините принципи и ја покажале нејзината важност за медицината. За ова и двајцата вчера ги добија наградите Пол Ерлих и Лудвиг Дармстадетер, обдарени со 120.000 евра, во Паулскирке во Франкфурт. Престижната научна награда се доделува секоја година од 1952 година на 14 март, на роденденот на Пол Ерлих. 23 добитници на награди подоцна ја добија и Нобеловата награда.
Франц-Улрих Хартл (62) е доктор и биохемичар и е на чело на Институтот за биохемија Макс Планк во Минхен од 1997 година. Лекарот Артур Л. Хорвич (67) предава на Универзитетот Јеил во САД од 1984 година; тој спроведува истражување во Центарот за молекуларна медицина во Бојер, Одделот за генетика и Медицинскиот институт Хауард Хјуз.
И двајцата „дадоа важен придонес во разбирањето на невродегенеративните болести“, објасни Томас Бом, директор на Институтот за имунобиологија и епигенетика Макс Планк и претседател на Одборот на фондацијата Пол Ерлих. Посебната заслуга на овие „извонредни научници“ не се должи само на откривањето на помошта за преклопување, туку и на тоа што пред сè го видоа проблемот.
Во 1980-тите, никој веќе не беше заинтересиран за преклопување протеини, бидејќи процесот се сметаше за јасен уште од 1961 година; Американецот Кристијан Анфинсен беше добитник на Нобелова награда за хемија во 1972 година. Тој покажа дека одвитканите протеини во епруветата автоматски ја обновуваат својата тродимензионална форма. Затоа се претпоставуваше дека информациите содржани во низата аминокиселини ќе им помогнат да ја пронајдат својата форма.
Победниците: Артур Л. Хорвич (лево) и Франц-Улрих Хартл.
Од Хартл и Хорвич знаеме: Ова е во принцип точно - но за разлика од епрувета, овој процес не е можен во ќелијата. Двајцата научници дошле до овој заклучок кон крајот на 80-тите години на минатиот век преку заобиколен пат: Хорвич проучувал мутиран сок од пекарски квасец и се збунил. Тој открил дека протеините веќе не се преклопуваат назад, откако биле пренесени во проширена состојба во митохондриите, „централите“ на клетките. Според претходните претпоставки, тоа не требаше да се случи. Бидејќи се претпоставуваше дека овој процес на преклопување треба да се одвива спонтано.
Артур Л. Хорвич се здружи со Франц-Улрих Хартл. Заедно тие сакаа да откријат кој е дефектот во овој вид квасец. Тие подетално го разгледаа мутираниот ген. Малку по малку сфатија дека во клетката има сложена машинерија што е одговорна за преклопување на протеините. Таа е присутна кај сите живи суштества со мали варијации, вели Хартл, од бактерии до луѓе.
Во своето истражување, научниците ги пронајдоа и оние протеини кои играат централна улога како помагала за преклопување во овој процес. Тие се нарекуваат chaperones, што е англиски и значи "chaperones". Тие им помагаат на „изложените“ протеини да влезат во правилна форма во заштитен простор. Со цел да се процени важноста на средството за преклопување, треба да се разгледа ситуацијата во ќелијата. Таму има огромна толпа: Една единствена човечка клетка содржи 20.000 различни протеини и повеќе, објаснува Хартл. Можете да ја замислите оваа блиска соработка како целосно окупирана вагона во метрото: нема каде да се сврти и да се сврти непречено, протеините ризикуваат да се судрат едни со други или да заглават кога ќе се преклопат.
Во овој момент, малите помагачи, шампионите, скокаат на страната на протеините. Тие ги штитат издолжените протеински ланци од околината и на тој начин им даваат можност брзо и непречено да се внесат во вистинската форма и позиција.
Но, како точно работи? Научниците открија дека има молекула специјално за заштита на преклопот, еден вид контејнер кој се состои од два прстени еден врз друг, сличен на крофна. Овој шуплив цилиндар е затворен со капак од горе и долу, објаснува Хорвич. Тој ги препознава протеините во нивната одвиткана состојба по нивните лепливи, водоотпорни површини. Ако протеините се правилно свиткани, тие се насочени навнатре и се кријат од тродимензионалната структура. Бидејќи самата цилиндрична молекула има толку леплива површина, може да ги фати расплетените протеини и да ги повлече внатре, објаснува Хартл - како месојадно растение. Потоа капакот се затвора.
Погрешно преклопените протеини се собираат заедно
Шупливиот цилиндар потоа ја менува својата форма. Се шири, ослободува протеински синџир и на тој начин му дава можност да се сврти и преклопи во сите правци без нарушување на надворешните влијанија. „Постојат 1030 различни модели на преклопување“, вели Хартл; „Тоа е како супер нано оригами.“ Штом ќе заврши, молекулата го ослободува протеинот надвор. Ако веќе не е преклопено правилно, има можност да се врати во шуплината и да се обиде повторно. Ова се случува постојано додека протеинот не изгледа совршено - или тој е отфрлен како неупотреблив. Во овој случај, протеинот се распарчува и ослободените аминокиселини повторно ги користат клетките.
Доколку овој механизам не работи правилно, клетката може да се соочи со огромни тешкотии. Од една страна, неправилно преклопените протеини не можат да ја завршат својата работа. Исто така, погрешно склопените протеини се собираат заедно затоа што нивните лепливи површини не се внатре, затоа што треба да бидат. Таквите плутани протеини се привлекуваат едни со други, се држат едни до други додека не се формира голем број агрегати. „Структурно, истото се случува како при пржење пржено јајце“, објаснува Хартл. Групите потоа се таложат во ќелијата како плаки. Нервните клетки се особено склони кон проблеми со преклопување, бидејќи тие не се во можност да се обноват и нивните перформанси се намалуваат со возраста.
Денес, добитниците на наградата самостојно ја истражуваат улогата на капероните во невродегенеративните болести. Артур Л. Хорвич се зафати со АЛС, Франц-Улрих Хартл за Алцхајмерова болест, Паркинсонова болест и Хантингтонова болест. Еден пристап кон обете е да се зголеми количината на помагала за преклопување во ќелијата. Идејата зад ова е да се спротивставиме на протеинските наслаги кај овие болести со зголемување на активноста на машината за преклопување. Надеж: ако има помалку отпад од протеини, пациентите би можеле да бидат заштитени од ужасните симптоми на нивната болест.
Оваа година, наградата за млади таленти на Фондацијата Пол Ерлих, обдарена со 60.000 евра, му припадна на истражувач кој се занимава со молекуларна основа на невродегенеративни болести. Дороте Дорман од биомедицинскиот центар на Универзитетот Лудвиг Максимилијанс во Минхен го добила затоа што открила како заклучувањето на два протеини од клеточното јадро го промовира развојот на АЛС и фронтотемпоралната деменција. И таа се надева дека ќе го искористи ова знаење како основа за наоѓање на целни молекули за терапија.