Régi-új módszer a fehérjeszerkezet-elemzésben

Az ELTE kutatóinak friss publikációja Európa egyik legrangosabb kémiai folyóiratának borítóján jelent meg – adja hírül közleményében az egyetem.

A kutatók arra a kérdésre kerestek választ, hogy fehérjék térszerkezetvizsgálata során hogyan lehet kihasználni azt, amikor két aromás oldalláncú aminosav – jelen esetben a triptofán (Trp) és a tirozin (Tyr) – térben közel helyezkednek el egymáshoz, s így egy molekuláris jelzőrendszert (szenzort) alkotnak. E két aminosav önmagában is érdekes és fontos, hiszen a triptofán az emberi (és állati) táplálék esszenciális része (egyes parmezán sajtok ~1%-a), melyből szervezetünk többek között B₃-vitamint és szerotonint állít elő, a képződő melatonin pedig az alvást segíti elő. A tirozin annak az Endomorphin-1, mu-opioid receptor agonistának a része, amely az intenzív sportolást kísérő „örömérzet” kémiai hátterét adja. A most közzétett tanulmányban a két enzim térbeli közelségében rejlő és kiaknázható spektroszkópiai sajátsága kap hangsúlyt. Az ELTE-s kutatók által kifejlesztett új módszerrel egyszerűen lehet leírni egyes fehérjék térszerkezetének tömörségét, belső mozgékonyságuk és „torzulásaik” nagyságát, illetve a térszerkezet-rombolás mértékét.

A már korábban is ismert – a közeli UV-B tartományba eső – Trp-Tyr aminosavak kölcsönhatás-vizsgálatában rejlő molekuláris információ felhasználhatóságát Egyetemünk kutatói újragondolták: az adatgyűjtést nem egyetlen, hanem egy széles hőmérséklet-tartományban végezték el. A kapott ECD-spektrum sorozatokat – a korábban általuk megalkotott és mára sok száz laboratóriumban világszerte használt CCA+ dekonvolúciós eljárással elemezve, kvantitaív adatokhoz jutottak. A hazai kutatók legfontosabb eredménye, hogy egy olyan olcsó és rutin módszer, mint az ECD spektroszkópia, a megfelelő adatfeldolgozó alkalmazással kiegészítve rendkívül értékes és kvantitatív adatsort eredményezhet komplex fehérje rendszerekről is – akár néhány óra leforgása alatt, csupán egy tűhegynyi (1 mg) fehérje felhasználásával. Az új eljárás előnye hogy például a biotechnológiai úton előállított rekombináns fehérjék térszerkezeti jósága pontosan és jól jellemezhető, s így a jóval drágább NMR- vagy röntgen-adatsorok gyűjtése előtt a fehérjeminták állapota, feltekeredettsége, stabilitása számszerűsíthető. Fontos előrelépés, hogy a feldolgozott kiroptikai jelek információtartalma alapján fehérjék feltekeredettségének mértéke kvantitatív szinten válik jellemezhetővé, mely adatsorok meghatározása napjainkban nemcsak az alapkutatást végző szakembereket érdekli, hanem a gyógyszeripar vezető fehérjemolekulái miatt komoly ipari feladatot és kihívást is jelentenek.

Az új, gyors, „diagnosztikus” spektroszkópiai eljárás közelebb vihet minket a 2-es típusú cukorbetegség még hatékonyabb terápiás szereinek fejlesztéséhez, valamint számos olyan elváltozás jobb megértéséhez, amelyek olyan fehérjékhez köthetők, melyek az említett aromás oldalláncú aminosavakat, a triptofánt és a tirozint is tartalmazzák.

Az Aromatic Cluster Sensor of Protein Folding: Near-UV Electronic Circular Dischroism Bands Assigned to Fold Compactness (Hogyan olvashatjuk ki két aromás oldallánc kiroptikai adataiból egy egész fehérje becsomagoltságának mértékét? Avagy a Trp-Tyr „belső szenzor” kiaknázása) című publikációt Farkas Viktor tudományos munkatárs és Jákli Imre tudományos főmunkatárs (MTA-ELTE Fehérjemodellező Kutatócsoport), Perczel András tanszékvezető egyetemi tanár (ELTE Kémiai Intézet) és Tóth K. Gábor (Szegedi Tudományegyetem) jegyzi.