Esnek proteinler bilim insanları tarafından harekete geçirildi

Vücudumuzdaki hücreler sürekli olarak bölünmekte ve yenilenmektedir. Ancak bölünme yanlış giderse kansere veya başka hastalıklara yol açabilir. Connecticut Üniversitesi'nden araştırmacılar, sağlıklı hücre bölünmesi için gerekli olan, bulunması zor iki protein türünü belirlediler. Sonuçlarını açıklayacaklar Nature dergisinin 20 Aralık sayısı.

Bölünen hücre bir bale gibidir. Pek çok farklı dansçı sahneye girip çıkıyor ve farklı roller üstleniyor. Koreografi durdurulursa bale kaosa sürüklenir.

Hücre bölünmesinde enzimler hassas bir koreografinin bölümlerini kontrol eder. UCLA Tıp Fakültesi'ndeki araştırmacılar özellikle fosfataz enzimiyle ilgileniyorlardı. Bu fosfataz, hücre bölünmesindeki çoğu erken eylemde bulunmamalıdır, ancak daha sonra onu yönlendirmede çok önemli bir role sahiptir.

İki protein fosfatazı kapatarak, çalışma zamanı gelene kadar hasar vermesini engeller. FAM122A ve ARPP19 olarak adlandırılan bu proteinler, belirli kanser türlerinde ve diğer hücre bölünmesi hastalıklarında kritik roller oynayabilir. Ancak bu iki proteinin incelenmesi çok zordur.

Tıp Fakültesi'nden kimya biyoloğu Wolfgang Beatty, “Bunlar, doğası gereği düzensiz proteinler olarak adlandırılan iki şekilsiz proteindir. Dinamik bir kılcal damar gibidirler” diyor. Ancak bu proteinler için bile şekil çok önemlidir. FAM122A ve ARPP19, fosfatazları bağladıklarında, bir balerin arabeski gibi hassas konumlara sahiptir. Ancak şu ana kadar kimse onları suçüstü yakalamadı.

Artık Beatty, ilk yazar Satish Badi ve meslektaşları rapor verebilir. Araştırmacılar, Nature dergisindeki makalelerinde hem FAM122A hem de ARPP19'un fosfataz PP2A:B55'e bağlandıklarındaki yapılarını anlatıyorlar. Artık proteinlerin fosfataz enzimine nasıl bağlandığını bildiklerine göre, kanser hücrelerinde gözlemlenen mutasyonları kontrol ederek mutant proteinin zayıf mı yoksa daha güçlü mi bağlandığını görebilirler, bu da hücrenin bölünme hızını etkiler. Örneğin bölünmenin hızlanması kanserin daha hızlı büyümesine neden olabilir.

PP2A:B55'e bağlandıklarında FAM122A ve ARPP19'un yapılarını elde etmek zahmetli bir işti. Ekip ilk olarak sıvı çözeltideki proteinler üzerinde nükleer manyetik rezonans (NMR) uyguladı ve proteinlerin genel moleküler yapısını ve atomlarının birbirine nasıl bağlandığını gördü. Ancak çözeltideki proteinler esnek ve şekilsizdir. FAM122A ve ARPP19'un fosfataz aktivitesini bloke ettiğini anlamak için ekip, tam olarak PP2A:B55 fosfataza bağlandıkları gibi hareketsiz hale getirilen proteinlerin görüntülerini almak için kriyojenik elektron mikroskobu kullandı. Protein şekillerini yeniden oluşturmak o kadar zordu ki, protein şekillerini başarıyla yeniden oluşturmak için beş yıl boyunca yüzlerce litre memeli hücresinden titizlikle saflaştırılan büyük miktarlarda protein ve 2.000.000'den fazla görüntü gerekiyordu.

Ancak artık bu yapıları bildiklerine göre araştırmacıların elinde güçlü bir araç var.

Beatty, “Artık kanser hücrelerindeki mutasyonları alıp, bunları o proteinin yapısına ve çoğalmasına bağlayabiliyoruz ve proteinin fonksiyonunun nasıl değiştiğini anında görebiliyoruz” diyor.

Araştırmacılar şu anda hücre büyümesi ve bölünme döngüsünde aktif olan diğer fosfat türlerini daha iyi anlamak için inceliyorlar.