Οι πρωτεΐνες βρίσκουν την έξοδο

Το Ινστιτούτο Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) του ΙΤΕ, συμμετέχει στην προσπάθεια κατανόησης ενός θεμελιώδους βιολογικού προβλήματος, δηλαδή του πως τα κύτταρα ρυθμίζουν την κυκλοφορία μεγάλων μορίων όπως οι πρωτεΐνες και πως αυτές διαπερνούν βιολογικές μεμβράνες. Μερικά από τα αποτελέσματα αυτής της ερευνητικής προσπάθειας παρουσιάζονται σε σημερινή δημοσίευση στο Nature, ένα από τα εγκυρότερα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, και αποτελούν καρπό διηπειρωτικής συνεργασίας των ερευνητικών ομάδων του Ερευνητή του ΙΜΒΒ και Αναπληρωτή Καθηγητή στο Τμήμα Βιολογίας του Πανεπιστημίου Κρήτης Τάσου Οικονόμου και του Αναπληρωτή Καθηγητή του Πανεπιστημίου Rutgers (New Jersey, ΗΠΑ) Χαράλαμπου Καλοδήμου.
Τα κύτταρα μας παρασκευάζουν στο εσωτερικό τους χιλιάδες πρωτεΐνες. Πολλές απ' αυτές επιτελούν το έργο τους μόνο αφού μεταναστεύσουν έξω από το κύτταρο ή αγκυροβολήσουν στην κυτταρική μεμβράνη ή στοχευθούν σε καθορισμένα υποκυτταρικά διαμερίσματα. Οι διεργασίες αυτές είναι απαραίτητες για τη ζωή. Παραδείγματα πρωτεϊνών-μεταναστών αποτελούν η ινσουλίνη (η έλειψη της οποίας οδηγεί στον διαβήτη), τα αντισώματα (που καταπολεμούν λοιμώξεις), τα μεμβρανικά κανάλια (απαραίτητα γιά τη σωστή λειτουργία, μεταξύ άλλων και των νευρικών κυττάρων), αλλά και οι πρωτεΐνες-τοξίνες που εκκρίνουν οι παθογόνοι μικροοργανισμοί.
Πώς όμως οι πρωτεΐνες-μετανάστες βρίσκουν το δρόμο προς τους τελικούς τους προορισμούς και πώς διαπερνούν τις κυτταρικές μεμβράνες; Ο Günter Blobel του Πανεπιστήμιου Rockefeller της Νέας Υόρκης ανακάλυψε πριν από 30 χρόνια ότι οι πρωτεΐνες-μετανάστες περιέχουν χημικά σήματα που ονομάζονται πεπτίδια-οδηγοί και βραβεύτηκε με το Νόμπελ του 1999 για την ανακάλυψη αυτή. Αυτά τα πεπτίδια έχουν διπλό ρόλο: λειτουργούν σαν ταχυδρομικές διευθύνσεις αλλά και σαν μικροσκοπικές χειρολαβές. Ανάλογα με τον τελικό προορισμό της, κάθε πρωτεΐνη-μετανάστης φέρει και διαφορετική διεύθυνση. Το 2007, οι ομάδες Οικονόμου/Καλοδήμου έδειξαν με ποιο τρόπο τα πεπτίδια-οδηγοί αναγνωρίζουν έναν εξειδικευμένο κυτταρικό υποδοχέα πάνω στη μεμβράνη. Με την ειδική αυτή αναγνώριση ο υποδοχέας παγιδεύει τις πρωτεΐνες-μετανάστες πάνω σε ειδικά εκκριτικά κανάλια στην επιφάνεια της μεμβράνης. Ήταν όμως άγνωστο μέχρι τώρα το πως στη συνέχεια ανοίγει το εκκριτικό κανάλι. Με την καινούργια δημοσίευση στο περιοδικό Nature, οι ομάδες Οικονόμου/Καλοδήμου ανακαλύπτουν έναν νέο πολύ ουσιαστικό ρόλο του πεπτίδιου-οδηγού που παρέμενε άγνωστος μέχρι τώρα. Πιο συγκεκριμένα, οι ερευνητές δείχνουν πως μόλις το πεπτίδιο-οδηγός ακουμπήσει στην ειδική υποδοχή του, λειτουργεί σαν κλειδί που ανοίγει το εκκριτικό κανάλι επιτρέποντας έτσι στο υπόλοιπο σώμα των πρωτεϊνών-μεταναστών να περάσουν διαμέσου του καναλιού και να διασχίσουν τη μεμβράνη.
Η αποκάλυψη του βασικού αυτού βιολογικού μηχανισμού αναμένεται να βοηθήσει την καλύτερη κατανόηση και αντιμετώπιση των δεκάδων ασθενειών που οφείλονται σε μη-λειτουργικά πεπτίδια-οδηγούς. Τέτοιες ασθένειες περιλαμβάνουν τη στεφανιαία καρδιακή νόσο, τη λεμφοκυτταρική λευχαιμία και υπολειτουργίες ενδοκρινών αδένων. Επιπρόσθετα, με την ανακάλυψη αυτή δίνεται η δυνατότητα βελτιστοποίησης της βιοτεχνολογικής παραγωγής ανθρώπινων πρωτεϊνών-φαρμάκων από μικροβιακά κύτταρα-εργοστάσια. Προσπάθεια προς τις κατευθύνσεις αυτές αλλά και την περαιτέρω διερεύνηση της υποκυτταρικής κυκλοφορίας πρωτεϊνών χρηματοδοτείται στο ΙΜΒΒ από τη Γενική Γραμματεία Έρευνας και Τεχνολογίας, από ευρωπαϊκά και αμερικανικά ερευνητικά προγράμματα και από αμερικανικές και ευρωπαϊκές εταιρείες.
Πηγή: ScienceNews.gr