Ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Stanford ανέπτυξαν ένα νέο ερευνητικό εργαλείο, το Ribo-Tweezer, το οποίο μπορεί να αφαιρεί επιλεκτικά μία μόνο πρωτεΐνη από ένα ενεργό ριβόσωμα. Η τεχνολογία επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν με πρωτοφανή ακρίβεια τον ρόλο των επιμέρους συστατικών των ριβοσωμάτων, αποκαλύπτοντας λειτουργίες που μέχρι σήμερα παρέμεναν άγνωστες.
Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό «Molecular Cell».
Τα ριβοσώματα αποδεικνύονται πολύ πιο πολύπλοκα
Κάθε ανθρώπινο κύτταρο περιέχει εκατομμύρια ριβοσώματα, τα οποία είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Για δεκαετίες θεωρούνταν ότι λειτουργούν ως πανομοιότυπες «μηχανές» παραγωγής πρωτεϊνών. Ωστόσο, τα τελευταία χρόνια οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι διαφορετικά ριβοσώματα μπορούν να επιτελούν εξειδικευμένες λειτουργίες, ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου.
Η καθηγήτρια Γενετικής Μαρία Μπάρνα και η ομάδα της επιδίωξαν να κατανοήσουν τι ακριβώς κάνουν οι πρωτεΐνες που αποτελούν τα ριβοσώματα, όταν αυτά έχουν ήδη ολοκληρώσει τη συναρμολόγησή τους και βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα.
Πώς λειτουργεί το Ribo-Tweezer
Το νέο εργαλείο αξιοποιεί το σύστημα AID2, το οποίο επιτρέπει την επιλεκτική αποδόμηση μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης. Με αυτόν τον τρόπο οι ερευνητές μπορούν να αφαιρούν μία πρωτεΐνη από το ριβόσωμα χωρίς να διαταράσσουν τη συνολική λειτουργία του κυττάρου.
Όπως εξηγεί ο μεταδιδακτορικός ερευνητής Γιουσιάνγκ Τσεν, «με το Ribo-Tweezer μπορούμε να αφαιρούμε ένα μόνο κομμάτι από το ριβόσωμα και να εξετάζουμε αν διαθέτει κάποια εξειδικευμένη λειτουργία πέρα από τη συμμετοχή του στη δομή του».
Μια απρόσμενη ανακάλυψη για τα βλαστοκύτταρα
Η πρώτη πρωτεΐνη που μελέτησαν οι ερευνητές ήταν η RACK1, η οποία βρίσκεται στην επιφάνεια του ριβοσώματος. Όταν αφαιρέθηκε, τα εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα ποντικού έχασαν τα χαρακτηριστικά τους και άρχισαν να μετατρέπονται σε κύτταρα με ιδιότητες νευρικών βλαστοκυττάρων.
Η μεταβολή αυτή ήταν πλήρως αναστρέψιμη. Μόλις το Ribo-Tweezer απενεργοποιήθηκε, τα κύτταρα επέστρεψαν στην αρχική εμβρυϊκή τους κατάσταση.
Οι επιστήμονες διαπίστωσαν επίσης ότι η απουσία της RACK1 αύξησε την παραγωγή συγκεκριμένων μεταγραφικών παραγόντων, οι οποίοι επηρεάζουν την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη διατήρηση της πολυδυναμίας των βλαστοκυττάρων.
Νέες προοπτικές για την έρευνα και την ιατρική
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι το Ribo-Tweezer θα βοηθήσει στην αποκάλυψη εξειδικευμένων λειτουργιών και άλλων πρωτεϊνών των ριβοσωμάτων σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων.
Η καλύτερη κατανόηση αυτών των μηχανισμών θα μπορούσε στο μέλλον να οδηγήσει σε νέες θεραπευτικές προσεγγίσεις για γενετικές παθήσεις που σχετίζονται με μεταλλάξεις σε ριβοσωματικές πρωτεΐνες, αλλά και για ορισμένες μορφές καρκίνου.