به گزارش زیستنا به نقل از Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center، پروتئین‌ها با اتصال به متابولیت‌ها یا سایر پروتئین‌ها، وظایف بیوشیمیایی بدن ما را انجام می‌دهند. مولکول‌های پروتئین برای انجام موفق این کار، اغلب تغییر شکل می‌دهند تا اجازه دهند برهمکنش‌های اتصالی ویژه‌ای تشکیل شوند که برای انجام فرآیندهای شیمیایی پیچیده و دقیق لازم هستند.
شناخت بهتر شکل‌هایی که پروتئین‌ها به خود می‌گیرند به پژوهشگران دید مهمی در مورد توقف یا درمان بیماری‌ها می‌دهد. بااین‌حال روش‌های کنونی برای مشخص کردن این شکل‌های پویا و سه‌بعدی اطلاعات محدودی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد. برای رفع این شکاف دانش، گروهی از مرکز تحقیقات علوم پیشرفته از مرکز CUNY Graduate Center، آزمایشی را طراحی کردند تا بررسی کنند آیا انجام تصویربرداری بلورنگاری (کریستالوگرافی) پرتو ایکس با استفاده از دمای بالا در مقابل فشار بالا، شکل‌های متمایز را نشان می‌دهد یا خیر. نتایج کار این گروه در ژورنال Communications Biology منتشر شده است.
دکتر دانیل کیدی (Daniel Keedy) محقق اصلی این مطالعه و استاد کارگروه زیست‌شناسی ساختاری در مرکز تحقیقات علوم پیشرفته در مرکز CUNY Graduate Center و استاد شیمی و بیوشیمی در کالج شهر نیویورک و CUNY گفت: «ساختارهای پروتئینی ثابت نمی‌مانند. آن‌ها مانند رقصنده‌ای بین چندین شکل مشابه جابجا می‌شوند.» وی ادامه داد: «متأسفانه، رویکردهای موجود برای مشاهده پروتئین‌ها تنها یک شکل را نشان می‌دهند، یا وجود چندین شکل را پیشنهاد می‌کنند، بدون آنکه جزئیات خاصی را ارائه کنند. ما می‌خواستیم ببینیم که آیا روش‌های مختلف بررسی یک پروتئین می‌تواند دید دقیق‌تری از چگونگی تغییر شکل آن به ما بدهد.»
این گروه برای آزمایش خود، بلورهای STEP را تهیه کردند و آن‌ها را با استفاده از فشار بالا (۲۰۰۰ برابر فشار جو زمین) یا دمای بالا (دمای بدن) تحت چالش قرار دادند. هر دو این شرایط با آزمایش‌های بلورنگاری معمولی که در فشار اتمسفر و دمای بسیار سرد (۱۷۳- درجه سانتی‌گراد) انجام می‌شوند بسیار متفاوت هستند. STEP که به‌عنوان PTPN5 نیز شناخته می‌شود، پروتئین هدف دارویی برای درمان چندین بیماری، از جمله آلزایمر است. پژوهشگران نمونه‌ها را با استفاده از بلورنگاری پرتو ایکس بررسی کردند و مشاهده کردند که دمای بالا و فشار بالا اثرات متفاوتی بر پروتئین دارد و اشکال متمایزی را آشکار می‌کند.
به گفته دکتر کیدی، هر چند که فشار بالا شرایطی نیست که پروتئین‌ها در بدن تجربه می‌کنند، این تنش‌ها حالت‌های ساختاری مختلفی از پروتئین را نشان می‌دهد که ممکن است با فعالیت آن در سلول‌های انسانی ارتباط داشته باشد.
کیدی افزود: «داشتن توانایی استفاده از تنش‌هایی مانند گرما و فشار برای روشن کردن این حالت‌های مختلف می‌تواند ابزارهایی را در اختیار توسعه‌دهندگان دارو قرار دهند تا تعیین کند چگونه می‌توانند با استفاده از یک داروی کوچک مولکول، پروتئینی را در شکل خاصی به دام بیندازند تا عملکرد آن را کاهش دهند.»
منبع: Advanced Science Research Center at the CUNY Graduate Center
Journal Reference:
Guerrero, Liliana, Ali Ebrahim, Blake T. Riley, Minyoung Kim, Qingqiu Huang, Aaron D. Finke, and Daniel A. Keedy. “Pushed to Extremes: Distinct Effects of High Temperature versus Pressure on the Structure of STEP.” Communications Biology ۷, no. 1 (January 12, 2024): 59. https://doi.org/10.1038/s42003-023-05609-0.