Białko jak szwajcarski scyzoryk

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy z MIT dokonali kolejnego ważnego odkrycia w dziedzinie biologii molekularnej. Badając jedną z bakteryjnych protein, odkryli oni, dlaczego spełnia ona znacznie więcej funkcji niż inne białka podobnej wielkości. Zespół prof. Grahama Walkera odkrył, że białko zwane UmuD należy do nowo odkrytej kategorii "białek wewnętrznie nieuporządkowanych" (ang. intrinsically disordered proteins). Mimo iż białko UmuD występuje w komórkach bakteryjnych, może mieć istotne znaczenie dla zrozumienia niektórych ludzkich chorób. Dzięki temu odkryciu jesteśmy o krok bliżej od zrozumienia funkcji tzw. translesion DNA polymerases (w wolnym tłumaczeniu: polimeraz DNA kopiujących mimo pęknięć), nietypowego rodzaju polimeraz ludzkiego DNA. Są to białka zdolne do kopiowania ludzkiego DNA, lecz - w przeciwieństwie do "klasycznych" polimeraz - są one w stanie kopiować materiał genetyczny nawet z pękniętego chromosomu. Dzięki temu możliwe jest zachowanie całej informacji genetycznej komórki i zapewnienie jej przeżycia nawet przy rozległym uszkodzeniu DNA. Z drugiej jednak strony, proces ten zawsze prowadzi do powstania nowych mutacji w miejscu "naprawionego" uszkodzenia. Może to prowadzić do sytuacji, w której komórka - zamiast obumrzeć w wyniku uszkodzenia DNA - złośliwieje i staje się zalążkiem nowotworu. Z powodu złożonej funkcji translesion DNA polymerases mogą być istotne dla rozwoju tych chorób. UmuD, tak jak każde inne białko, musi przejść proces tzw. składania, zanim osiągnie zdolność do pełnienia swojej funkcji. O analogicznym procesie w przypadu cząsteczek RNA pisaliśmy niedawno. Co jest jednak ciekawe, białka wewnętrznie nieuporządkowane nie posiadają ściśle zdefiniowanej struktury przestrzennej stąd wzięła się ich nazwa). Dzięki temu, że mają pewną dowolność tworzenia struktur, mogą wiązać znacznie więcej rodzajów cząsteczek w porównaniu do "klasycznych" białek podobnej wielkości. [One] posiadają pewną strukturę, lecz rozumianą inaczej, niż do tej pory nam się wydawało - mówi prof. Walker. W dużych stężeniach, przy których - ze względów technicznych - przeważnie wykonuje się analizy struktury białek, UmuD tworzy zazwyczaj tzw. strukturę harmonijkową. Okazuje się jednak, że dzięki zastosowaniu nowej techniki, możliwe było zbadanie kształtu cząsteczek przy stężeniu występującym naturalnie w komórce bakteryjnej. Zaskakujący jest fakt, że w takich warunkach białko to tworzy przypadkowe zwoje zamiast uporządkowanej struktury. Dalsze badania wskazują, iż białka wewnętrznie nieuporządkowane po połączeniu z innymi proteinami mogą zmienić kształt, co umożliwia im kontakt z innymi molekułami. W ten sposób powstaje chronologiczna sekwencja konfiguracji atomów tego białka. Dodatkowo, pomimo dość "luźnej" struktury, proteina ta występuje przeważnie w parach (dimerach). Sugeruje to, że istnieje pewna preferowana struktura, bardziej prawdpodobna od innych. Nadal nie wiadomo jednak, jakie mechanizmy regulują powstawanie poszczególnych form białka UmuD. Odkrycie dokonane w MIT może rzucić nowe światło na rolę UmuD w tzw. systemie SOS, aktywowanym w komórkach bakteryjnych po rozległych uszkodzeniach DNA. Polega on na działaniu mechanizmów naprawy DNA "za wszelką cenę": aktywowane są wszelkie mechanizmy naprawcze, włącznie z tymi, które odtwarzają ciągłość DNA kosztem rozległych mutacji. Jednym z typów "białek systemu SOS" są właśnie wspomniane wcześniej translesion DNA polymerases. Proces działania tych protein przeżywają bardzo nieliczne komórki, lecz często są one wówczas znacznie silniejsze niż przed zadziałaniem szkodliwego czynnika (można podejrzewać, że w analogicznej sytuacji u człowieka powstaje nowotwór). Z kolei rolą białka UmuD w systemie SOS jest m.in. interakcja właśnie z takim typem polimeraz oraz regulacja ich aktywności i zdolności do wiązania DNA. Oprócz naukowców z MIT, w projekcie brali udział badacze z Uniwersytetu Federalnego w Rio de Janeiro w Brazylii. Szczegółowa publikacja dotycząca tego zagadnienia ukazała się w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.http://kopalniawiedzy.pl/wiadomosc_6197.html