Låsende mysterium om proteinfunktion

Hvad der får en persons krop eller enhver anden organisme til at fungere, kan for det meste opsummeres i et ord:proteiner.

Disse store molekyler udfører næsten alle processer i levende organismer, herunder at flytte andre molekyler fra et sted til et andet, replikerende DNA, formidle genetisk information fra gener til celler, styrende immunrespons, driver stofskiftet og opbygger muskler. Ikke alle proteinmolekyler er skabt ens, selvom, og nogle er bedre forstået end andre.

Nu, et team af forskere ledet af en biolog fra Johns Hopkins University har revnet en vigtig del af mysteriet omkring proteiner, der opstod som en særskilt type for mindre end 30 år siden. Fundet rapporteret i online journal eLife i sidste ende kunne føre til behandlinger for sygdomme, der spænder fra kræft til neurologiske lidelser.

Vincent Hilser, professor og formand for Johns Hopkins Department of Biology, sagde, at det ikke er muligt at sige, hvornår denne nye forskning vil resultere i forbedrede behandlinger, "men det, der er klart, er at forstå, hvordan disse ting fungerer, er et kritisk skridt i retning af det."

Disse såkaldte "iboende uordnede proteiner" ligner ikke den mere velkendte type, men de udgør omkring 40 procent af alle proteiner. Måske vigtigere, de udgør størstedelen af ​​proteiner involveret i processen kaldet "transkription". Sådan formidles instruktionerne i genetisk kode til celler og i sidste ende kropsvæv.

Det er ikke klart præcist, hvordan fejl i transkription påvirker menneskers sundhed, men det vides, at disse fejl er involveret i de fleste kræftformer, Sagde Hilser.

”Det vil sandsynligvis være sådan, at for at forstå mange, hvis ikke de fleste, kræft, du bliver nødt til at forstå uorden, " han sagde, betyder forstyrrede proteiner.

Indtil begyndelsen af ​​1990'erne, forskere kendte kun til "strukturerede" proteiner, eksisterende som unikke former, der reagerer, når et regulatormolekyle binder sig til dem, ændre deres form og kontrollere deres funktion. Disse proteinmolekyler er blevet sammenlignet med origami -kreationer foldet til en bestemt form.

Alt, der dukker op i forsøg, der ikke passede til den profil, blev ofte afvist som et problem med forsøget, eller en uregelmæssig form, der ikke var biologisk signifikant.

Disse afvigelser er siden blevet anerkendt som en legitim form for protein, selvom det fik et lidt nedsættende navn. De klapper ikke sammen, de antager slet ingen unik form end strenge af "spaghetti, "som Hilser udtrykker det. Derfor" uorden "i navnet, i modsætning til "strukturerede" proteiner - og en del af mysteriet.

Hvis strukturen er mærket for det regulerende molekyle, der udfører sit arbejde - bestemmelse af proteinaktivitet og funktion - hvad skal man så lave af proteiner, der ikke gør det? Hvad styrer aktiviteterne i disse formløse tråde?

Forskerne, ni fra Johns Hopkins og en fra University of Houston, satte sig for at besvare spørgsmålet. De valgte til deres undersøgelse et uordnet protein taget fra humane celler kaldet glucocorticoid receptor, som regulerer gener, der kontrollerer, blandt andre funktioner, metabolisme og immunsystemrespons.

Ved at manipulere segmenter af proteinet i laboratoriet, de var i stand til at vise, hvordan en portion virker på en anden, og at det uordnede protein skaber versioner af sig selv til at handle næsten i stedet for regulatormolekyler, der styrer dets aktivitet. Det uordnede protein bruger en aktiverings-undertrykkelsesdynamik mellem sektioner i den uordnede kæde til at regulere sine egne aktiviteter og andre proteiners aktiviteter.

"Vores arbejde afdækkede sproget for, hvordan disse spaghetti -stykker kommunikerer, "Sagde Hilser." Vi viste, at disse stykker spaghetti interagerer med hinanden som at tiltrække og afvise magneter, skabe en slags 'tovtrækkeri', 'og at kroppen kan lave forskellige versioner af proteinet for at indstille hvilken del der vinder tovtrækket. "

Endnu ikke forklaret, han sagde, er, hvordan interaktionerne mellem disse proteiner og underafsnittene sker, og hvordan alt dette i sidste ende kan bruges til at behandle lidelser, der opstår, når det går galt med disse molekyler, der er centrale for næsten alle livsfunktioner.